Elektronegativita

Elektronegativita (χ) (relativní elektronegativita) je základní chemická vlastnost atomu, kvantitativní charakteristika schopnosti atomu v molekule přemístit společné elektronové páry směrem k sobě , to znamená schopnost atomů přitahovat elektrony jiných atomů. k sobě. Nejvyšší stupeň elektronegativity je u halogenů a silných oxidačních činidel ( p-prvky , F , O , N , Cl ) a nejnižší u aktivních kovů ( s-prvky I. skupiny , Na ,K , Cs ).

Popis

Moderní pojetí elektronegativity atomů zavedl americký chemik L. Pauling . Použil koncept elektronegativity k vysvětlení skutečnosti, že energie heteroatomové vazby A-B (A, B jsou symboly jakýchkoli chemických prvků) je obecně větší než geometrický průměr homoatomových vazeb A-A a B-B.

Paulingova první a široce známá (nejběžnější) stupnice relativní atomové elektronegativity pokrývá hodnoty od 0,7 pro atomy francia do 4,0 pro atomy fluoru . Nejvíce elektronegativním prvkem je fluor, následovaný kyslíkem (3,5) a dále dusíkem a chlorem ( nejnižší hodnoty elektronegativity mají alkalické kovy a kovy alkalických zemin v rozmezí 0,7–1,2 a nejvyšší hodnoty v rozmezí 4,0 mají halogeny . -2,5 Elektronegativita typických nekovů je uprostřed obecného rozsahu hodnot a zpravidla je blízká 2 nebo o něco více než 2. Elektronegativita vodíku je rovna 2,2 [1 ] u většiny přechodných kovů se hodnoty elektronegativity pohybují v rozmezí Hodnoty elektronegativity těžkých prvků hlavních podskupin se blíží 2,0. Existuje také několik dalších stupnic elektronegativity založených na různých vlastnostech látek, ale relativní uspořádání prvků v nich je přibližně stejný.

Teoretickou definici elektronegativity navrhl americký fyzik R. Mulliken . Na základě zřejmého postoje, že schopnost atomu v molekule přitahovat k sobě elektronový náboj závisí na ionizační energii atomu a jeho elektronové afinitě, zavedl R. Mulliken koncept elektronegativity atomu A jako průměrné hodnoty. hodnotu vazebné energie vnějších elektronů při ionizaci valenčních stavů (např. z A − do A + ) a na tomto základě navrhl velmi jednoduchý vztah pro elektronegativitu atomu [2] [3] :

\chi ={\frac {1}{2}}\left(J_{1}^{A}+\varepsilon _{A}\right),

kde je ionizační energie atomu,

J_{1}^{A}

\varepsilon _{A}

je elektronová afinita .

V současnosti existuje mnoho různých metod pro stanovení elektronegativit atomů, jejichž výsledky jsou až na relativně malé rozdíly mezi sebou v dobré shodě a každopádně vnitřně konzistentní.
Kromě výše popsané Mullikenovy škály existuje více než 20 různých dalších škál elektronegativity (založených na výpočtu hodnot, které jsou založeny na různých vlastnostech látek), včetně škály L. Paulinga (založené na vazebná energie při vzniku složité látky z jednoduchých), Allred-Rokhovova stupnice (založená na elektrostatické síle působící na vnější elektron), Oganovova stupnice [4] [5] [6] a další. od Oganova v roce 2021 bere v úvahu iontovou stabilizaci molekuly jako multiplikativní složku a umožňuje výpočet s větší přesností jako u malých rozdílů v elektronegativitě a celkově [4] . V roce 2022 Xiao Dong z Nankai University , Oganov a kol., vypočítali elektronegativitu pro chemické prvky při vysokých tlacích: 500 tisíc atm , 2 miliony atm a 5 milionů atm [7] .

Hodnoty škál elektronegativity vypočítané různými vzorci [5]

Živel	měřítko paulování (eV −1/2 )	měřítko Mulliken (eV)	měřítko Allen (eV)	měřítko Martynova a Batsanova (eV −1/2 )	měřítko Oganova (bezrozměrné hodnoty)
H	2.2 [8]	7.18	2.3	-	3.04
Li	0,98	3	0,912	0,95	2.17
Na	0,93	2,84	0,869	0,9	2.15
K	0,82	2.42	0,734	0,8	2.07
Rb	0,82	2.33	0,706	0,8	2.07
Čs	0,79	2.18	0,659	0,75	1,97
Fr	0,7	2.21	0,67	0,7	2.01
Být	1,57	4.41	1,576	1.5	2.42
mg	1.31	3.62	1,293	1.2	2.39
Ca	jeden	3.07	1,034	jeden	2.2
Sr	0,95	2,87	0,963	jeden	2.13
Ba	0,89	2.68	0,881	0,9	2.02
Ra	0,9	2,69	0,89	0,9	-
sc	1.36	3.37	1.19	1.3	2.35
Ti	1,54	3,45	1,38	1.6	2.23
PROTI	1,63	3.64	1,53	(II) 1,5 (III) 1,7 (V) 2,00	2.08
Cr	1,66	3.72	1,65	(II) 1,6 (III) 1,8 (V) 2,2	2.12
Mn	1,55	3.46	1,75	(II) 1,5 (III) 1,8 (IV) 2,0 (VII) 2,3	2.2
Fe	1,83	4.03	1.8	(II) 1,8 (III) 1,9	2.32
co	1,88	4.27	1,84	(II) 1,8 (III) 2,0 (IV) 3,1	2.34
Ni	1,91	4.4	1,88	(II) 1,9 (III) 2,0 (IV) 3,4	2.32
Cu	1.9	4.48	1,85	(I) 1,8) (II) 2,1	2,86
Zn	1,65	4.4	1,59	1.6	2.26
Y	1.22	3.26	1.12	1.25	2.52
Zr	1.33	3.53	1.32	1.5	2.05
Nb	1.6	3,84	1.41	(III) 1,6 (V) 1,9	2.59
Mo	2.16	3,92	1.47	(IV) 1,8 (VI) 2,2	2.47
Tc	1.9	3,91	1.51	(IV) 1.9	2,82
Ru	2.2	4.2	1,54	(II) 2,0 (III) 2,0 (IV) 2,1	2.68
Rh	2.28	4.3	1,56	(II) 2.1 (III) 2.1	2,65
Pd	2.2	4.45	1,58	(II) 2,2 (III) 2,2 (IV) 2,3	2.7
Ag	1,93	4.44	1,87	1.9	2,88
CD	1,69	4.14	1.52	1.7	2.36
hf	1.3	3.5	1.16	1.4	2.01
Ta	1.5	4.1	1.34	(III) 1,5 (V) 1,8	2.32
W	2.36	4.4	1.47	(IV) 1,8 (V) 2,1	2.42
Re	1.9	3,97	1.6	(IV) 1.9	2.59
Os	2.2	4,89	1,65	(II) 2,0 (III) 2,1 (IV) 2,2	2.72
Ir	2.2	5.34	1,68	(II) 2.1 (III) 2.2	2,79
Pt	2.28	5.57	1,72	(II) 2,3 (III) 2,3 (IV) 2,4	2,98
Au	2.54	5,77	1,92	(I) 2,0 (III) 2,4	2,81
hg	2	4,97	1,76	1.8	2,92
B	2.04	4.29	2.05	1.9	3.04
Al	1.61	3.21	1,613	1.5	2.52
Ga	1,81	3.21	1,756	1.7	2.43
v	1,78	3.09	1,656	1.8	2.29
Tl	1,62	3.24	1,789	(I) 1,4 (III) 1,9	2.26
C	2.55	6.26	2,544	2.5	3.15
Si	1.9	4,77	1,916	1.9	2,82
Ge	2.01	4.57	1,994	2	2,79
sn	1,96	4.23	1,824	(II) 1,8 (IV) 2,0	2.68
Pb	2.33	3,89	1,854	(II) 1,9 (IV) 2,1	2.62
N	3.04	7.23	3,066	3	3.56
P	2.19	5.62	2,253	2.1	3.16
Tak jako	2.18	5.31	2,211	2	3.15
Sb	2.05	4,85	1,984	(III) 1,9 (V) 2,2	3.05
Bi	2.02	4.11	2.01	(III) 1,9 (V) 2,2	-
Ó	3.44	7,54	3.61	3,55	3,78
S	2.58	6.22	2,589	2.5	3.44
Se	2.55	5,89	2,424	2.4	3.37
Te	2.1	5.49	2,158	2.1	3.14
Po	2	4,91	2.19	2	-
F	3,98	10.41	4,193	čtyři	čtyři
Cl	3.16	8.29	2,869	3	3.56
Br	2,96	7,59	2,685	2.8	3,45
já	2.66	6,76	2,359	2.5	3.2
V	2.2	5,87	2.39	2.2	-
Los Angeles	1.1	3.06	-	1.2	2.49
Ce	1.12	3.05	-	-	2.61
Pr	1.13	3.21	-	-	2.24
Nd	1.14	3.72	-	-	2.11
Odpoledne	1.13	2,86	-	-	-
sm	1.17	2.9	-	-	1.9
Eu	1.2	2,89	-	-	1,81
Gd	1.2	3.14	-	-	2.4
Tb	1.1	3.51	-	-	2.29
Dy	1.22	3.15	-	-	2.07
Ho	1.23	3.18	-	-	2.12
Er	1.24	3.21	-	-	2.02
Tm	1.25	3.61	-	-	2.03
Yb	1.1	3.12	-	-	1,78
Lu	1.27	2,89	1.09	-	2.68
Th	1.3	3.63	-	(IV) 1.3	2.62
U	1,38	3.36	-	(IV) 1,4 (V) 1,6 (VI) 1,8	2.45
On	-	12.29	4.16	-	-
Ne	-	10,78	4,787	-	-
Ar	-	7,88	3,242	-	-
kr	3.23	7	2,966	-	-
Xe	3.02	6.07	2,582	-	-
Rn	2,81	5.37	2.6	-	-

Přísně vzato, prvku nelze připsat trvalou elektronegativitu. Elektronegativita atomu závisí na mnoha faktorech, zejména na valenčním stavu atomu, formálním oxidačním stavu , typu sloučeniny, koordinačním čísle , povaze ligandů , které tvoří prostředí atomu v molekulární systém a některé další. V poslední době se stále častěji k charakterizaci elektronegativity používá tzv. orbitální elektronegativita v závislosti na typu atomového orbitalu podílejícího se na tvorbě vazby a na jeho elektronové populaci, tedy na tom, zda je atomový orbital obsazený nesdíleným elektronovým párem, jednotlivě obsazený nespárovaným elektronem, nebo je prázdný . Navzdory známým obtížím při interpretaci a definování elektronegativity je však vždy nutné pro kvalitativní popis a předpověď povahy vazeb v molekulárním systému, včetně energie vazby, distribuce elektronového náboje a stupně iontovosti ( polarity ), silové konstanty , atd.

V období prudkého rozvoje kvantové chemie jako prostředku pro popis molekulárních formací (polovina a druhá polovina 20. století ) se ukázal jako plodný přístup L. Paulinga, ). Stupeň iontovosti vazby, tedy příspěvek struktury, ve které elektronegativnější atom zcela „bere“ své valenční elektrony, k celkovému rezonančnímu „obrazu“, je v této teorii definován jako ${\chi }({\rm {{F})~{\approx }~4,1))$ ${\chi }({\rm {{Fr})~{\approx }~0,7))$

${\omega }=1-{\exp {\left(-{\frac {({\Delta }{\chi })^{2}}{4}}\right)))$

kde je rozdíl mezi elektronegativitou vazebných atomů. ${\displaystyle {\Delta }{\chi ))$

Jedním z nejrozvinutějších přístupů v současnosti je Sandersonův přístup. Tento přístup byl založen na myšlence vyrovnat elektronegativitu atomů během vytváření chemické vazby mezi nimi. Četné studie nalezly vztahy mezi Sandersonovou elektronegativitou a nejdůležitějšími fyzikálně-chemickými vlastnostmi anorganických sloučenin velké většiny prvků periodické tabulky . [9] Jako velmi plodná se ukázala i modifikace Sandersonovy metody, založená na redistribuci elektronegativity mezi atomy molekuly pro organické sloučeniny. [10] [11] [12]

Praktická stupnice pro elektronegativitu atomů

Podrobné hledání vztahu mezi stupnicemi elektronegativity umožnilo vytvořit nový přístup k výběru praktické stupnice pro elektronegativitu atomů. Praktická škála elektronegativity atomů je založena na Luo-Bensonově konceptu s využitím konceptu kovalentního poloměru r . Podle fyzikálního významu je elektronegativita atomu χ LB veličina úměrná přitažlivé energii valenčního elektronu umístěného ve vzdálenosti r od atomového jádra:

$\chi _{\text{LB}}={\frac {m+n}{r}}$

Kde m a n jsou počty p- a s-elektronů ve valenčním obalu atomu.

Luo a Benson sami doporučili pro hodnotu χ LB (elektronegativita atomů) přesnější název " kovalentní potenciál ". V procesu vývoje praktické stupnice elektronegativity byla stupnice Luo a Benson doplněna o elektronegativitu d- a f-prvků, u kterých byl do kontroly návrhu zaveden počet vnějších elektronů rovný dvěma. Hodnoty elektronegativity atomů v praktickém měřítku χ * a jejich kovalentní poloměry r ( Å ) jsou uvedeny v tabulce:

Hodnoty elektronegativity atomů v praktickém měřítku χ* a jejich kovalentní poloměry r, (Å). [13]

Z	Živel	χ*	r
jeden	H	2.7	0,371
3	Li	0,75	1,337
čtyři	Být	2.08	0,96
5	B	3.66	0,82
6	C	5.19	0,771
7	N	6.67	0,75
osm	Ó	8.11	0,74
9	F	9,915	0,706
jedenáct	Na	0,65	1,539
12	mg	1,54	1.30
13	Al	2,40	1,248
čtrnáct	Si	3.41	1,173
patnáct	P	4.55	1.10
16	S	5,77	1.04
17	Cl	7.04	0,994
19	K	0,51	1,953
dvacet	Ca	1.15	1,74
21	sc	1,49	1.34
22	Ti	1,57	1.27
23	PROTI	1,65	1.21
24	Cr	1,72	1.16
25	Mn	1,71	1.17
26	Fe	1,72	1.16
27	co	1,83	1.09
28	Ni	1,92	1.04
29	Cu	2.30	0,87
třicet	Zn	1,87	1.07
31	Ga	2.38	1.26
32	Ge	3.24	1,223
33	Tak jako	4.20	1.19
34	Se	5.13	1.17
35	Br	6.13	1,141
37	Rb	0,48	2,087
38	Sr	1.05	1,91
39	Y	1.31	1.52
40	Zr	1,40	1.43
41	Nb	1.43	1,40
42	Mo	1.46	1,37
43	Tc	1,56	1.28
44	Ru	1,65	1.21
45	Rh	1,69	1.18
46	Pd	1,80	1.11
47	Ag	1,79	1.12
48	CD	1,56	1.28
49	v	2,00	1,497
padesáti	sn	2,83	1,412
51	Sb	3.62	1,38
52	Te	4.38	1,37
53	já	5.25	1,333
55	Čs	0,43	2,323
56	Ba	1.01	1,98
57	Los Angeles	1.17	1,71
59	Pr	1.20	1,66
61	Odpoledne	1.23	1,63
63	Eu	1.23	1,62
65	Tb	1.28	1,56
67	Ho	1.31	1,53
69	Tm	1.33	1,50
70	Yb	1.34	1,49
71	Lu	1.36	1.47
72	hf	1.41	1.42
73	Ta	1.44	1.39
74	W	1,45	1,38
75	Re	1.46	1,37
76	Os	1.46	1,37
77	Ir	1.46	1,37
78	Pt	1,49	1.34
79	Au	1,50	1.33
80	hg	1.51	1.32
81	Tl	1,91	1,57
82	Pb	2,60	1,55
83	Bi	3.29	1.52
84	Po	4.03	1,49
85	V	4.67	1,50

Sada hodnot χ* zobrazená v tabulce demonstruje důležitou vlastnost praktické škály elektronegativity: hodnota elektronegativity pro vodík v této škále χ*(H)=2,7 definuje jasnou hranici mezi kovy (M) a nekovy [H ]: χ*(M) < χ*[N]. Jedinou výjimkou jsou kovy po přechodu (Sn, Bi, Po), zatímco v jiných měřítcích jsou hodnoty elektronegativity, nižší elektronegativita vodíku , kromě kovů většina nekovů (B, Si, Ge, As, Sb, Te). ), a ve stupnici Parr-Pearson dokonce uhlík, fosfor, síra, selen, jód. [13]

Zvláštní postavení vodíku v praktickém měřítku dává důvod považovat elektronegativitu vodíku za „míru“ elektronegativity prvků, která umožňuje přechod na bezrozměrné praktické měřítko χ*, definované jako poměr χ*(X)/ χ*(Н). [13]

Hodnoty relativní elektronegativity

Skupina

II A

III B

IV B

VI B

VII B

VIII B

II B

III A

IV A

PŘES

VII A

VIII A

Doba

jeden

H2.20
_

On
4.5

Li
0,99

být
1,57

B
2.04

C
2,55

N
3,04

O
3,44

F
3,98

Ne
4.4

Na
0,98

Mg
1,31

Al
1,61

Si
1,90

P2.19
_

S2,58
_

Cl
3,16

Ar
4.3

čtyři

K
0,82

Cca
1,00

Sc
1,36

Ti
1,54

V
1,63

Cr
1,66

Mn
1,55

Fe
1,83

Co
1,88

Ni
1,91

Cu
1,90

Zn
1,65

Ga
1,81

Ge
2.01

Jako
2.18

Se
2,55

Br2,96
_

3,00 kr

Rb
0,82

Sr
0,95

Y
1,22

Zr
1,33

Nb
1.6

Po
2.16

Tc
1.9

Ru
2.2

Rh
2,28

Pd
2,20

Ag
1,93

CD
1,69

Za
1,78

Sn
1,96

Sb
2.05

Te
2.1

I
2,66

Xe
2,60

Cs
0,79

Ba
0,89

hf
1.3

Ta
1.5

W
2,36

Re
1.9

Os
2.2

Ir
2,20

Pt
2,28

Au
2,54

Hg
2,00

Tl
1,62

Pb
2,33

Bi
2.02

Po
2.0

Ve
2.2

Rn
2,2

0,7

Ra
0,9

Lanthanoidy

La
1.1

Ce
1.12

Pr
1.13

Nd
1,14

13:00
hod

Sm
1,17

Eu
1.2

Gd
1.2

Tb
1.1

Dy
1.22

Ho
1.23

Er
1,24

Tm
1,25

Yb
1.1

Lu
1.27

aktinidy

AC
1.1

Čt
1.3

Pa
1,5

U
1,38

Np
1,36

Pu
1,28

Am
1.13

cm
1,28

Bk
1.3

Srov.
1.3

Es
1.3

fm
1,3

Md
1.3

ne
1.3

1 291 Lr

Poznámky

↑ Vodík: elektronegativita . webové prvky .
↑ Mulliken, RS (1934). „Nová stupnice elektroafinity; Společně s údaji o valenčních stavech a o potenciálech valenční ionizace a elektronových afinitách“. Journal of Chemical Physics . 2 (11): 782-793. Bibcode : 1934JChPh...2..782M . DOI : 10.1063/1.1749394 .
↑ Mulliken, RS (1935). „Elektronické struktury molekul XI. Elektroafinita, molekulární orbitaly a dipólové momenty. J. Chem. Phys. 3 (9): 573-585. Bibcode : 1935JChPh...3..573M . DOI : 10.1063/1.1749731 .
↑ 1 2 Zakladatel: Neziskové partnerství "Mezinárodní partnerství pro šíření vědeckých znalostí" Adresa: 119234, Moskva, GSP-1, Leninsky Gory, Moskevská státní univerzita, D. 1. Skoltech vytvořil novou škálu elektronegativity . "Vědecké Rusko" - věda je v detailech! (7. dubna 2021). Datum přístupu: 10. května 2021. (Ruština)
↑ 1 2 Christian Tantardini, Artem R. Oganov. Termochemické elektronegativity prvků (anglicky) // Nature Communications. — 07.04.2021. — Sv. 12 , iss. 1 . - str. 2087 . — ISSN 2041-1723 . - doi : 10.1038/s41467-021-22429-0 .
↑ Maxim Abaev Elektrony a pečeti // Věda a život , 2021, č. 6. - str. 88-91
↑ Xiao Dong, Artem R. Oganov a kol. Elektronegativita a chemická tvrdost prvků pod tlakem (anglicky) // PNAS. - 2022. - 1. března ( díl 119 , 10. vydání ).
↑ Vodík : elektronegativita . webové prvky . (neurčitý)
↑ Chemické vazby Sanderson RT a energie vazby. NY: Acad.Press, 1976.- 218 s.
↑ S. S. Batsanov, Strukturní chemie. Fakta a závislosti. - M: Dialog-MGU, 2000. - 292 s. ISBN 5-89209-597-5
↑ N. S. Žefirov, M. A. Kirpichenok, F. F. Izmailov, M. I. Trofimov, Dokl. AN SSSR , 296 , 1987, 883.
↑ M. I. Trofimov, E. A. Smolensky, Sborník Akademie věd. Chemická řada , 2005, s. 2166-2176.
↑ 1 2 3 Filippov G.G., Gorbunov A.I. Nový přístup k volbě praktického měřítka pro elektronegativitu atomů .. - Russian Chemical Journal, 1995. - V. 39, vydání 2. - S. 39-42.

Viz také

elektronová afinita

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Velká Katalánština Velká Katalánština Velká Katalánština Skvělý norský Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4192165-3 J9U : 987007538463605171 LCCN : sh85042246

Strukturní chemie
chemická vazba	Aromatičnost kovalentní vazba Iontová vazba kovové spojení vodíková vazba Interakce dárce-akceptor Tautomerie Van der Waalsovo spojení
Zobrazení struktury	Funkční skupina Strukturní vzorec Kosterní vzorec molekulární graf ÚSMĚVY Chemický vzorec ligand Koordinační geometrie Koordinační sféra
Elektronické vlastnosti	Elektronegativita elektronová afinita Ionizační energie Polarita chemických vazeb Oktetové pravidlo
Stereochemie	asymetrický atom izomerie Konfigurace Chiralita Konformace

Periodická tabulka
Dmitrij Ivanovič Mendělejev Periodický zákon Skupiny prvků
Formáty	krátký Po blokech Rozšířené zvětšený Elektronické konfigurace Elektronegativita Alternativní Izotopy prvků
Seznam položek podle	...Název ... Etymologie ...otevírací doba ...oxidační stavy ... Tvrdost ... Prevalence u člověka : stopové prvky makroživiny Organogeny ... Hodnota standardních elektrochemických potenciálů
Skupiny	jeden 2 3 čtyři 5 6 7 osm 9 deset jedenáct 12 13 čtrnáct patnáct 16 17 osmnáct
Období	jeden 2 3 čtyři 5 6 7 osm
Rodiny chemických prvků	nekovy Polokovy (metaloidy) Kovy Nepřechodné prvky přechodné kovy Post-přechodové kovy Vnitřní přechodné kovy Lanthanoidy aktinidy Transuranium superpřechodové kovy lehké kovy Těžké kovy Supertěžké prvky (transaktinoidy) Žáruvzdorné kovy Kovy skupiny platiny ušlechtilé kovy Neželezné kovy radioaktivní prvky umělé prvky Vzácné předměty prvky vzácných zemin Stopové prvky Monoizotopické prvky Polyizotopové prvky
Blok periodické tabulky	s-prvky p-prvky d-prvky f-prvky g-prvky
jiný	Lanthanoidová kontrakce aktinoidní kontrakce Předpokládané prvky Symboly chemických prvků seznam
Periodická tabulka Kategorie:Periodický systém Portál: Chemie {{ Periodický systém prvků }}