的电负性是关于一个原子的吸引电子的分子环境的密度的能力的周期性属性相对。当原子附着在分子上时,它就是吸引电子的趋势。这反映在许多化合物的行为以及它们之间的分子间相互作用方式上。
并非所有元素都以相同的程度吸引相邻原子的电子。对于那些容易放弃电子密度的电子来说,它们被认为是正电的,而那些被电子“覆盖”的电子就是负电的。有很多方法可以解释和观察此属性(或概念)。
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例如,在一个分子的静电势图中(如上图中的二氧化氯一个,ClO 2),对氯和氧原子观察到了不同的电负性。
红色表示分子的富电子区域δ-,蓝色表示电子贫乏的区域δ+。因此,在进行一系列计算后,可以建立这种类型的地图。它们中的许多都显示出负电性原子的位置与δ-之间存在直接关系。
它也可以如下所示:在一个分子内,电子的迁移更有可能发生在大多数带负电的原子附近。因此,对于ClO 2来说,氧原子(红球)被一朵红云包围,而氯原子(绿球)被一朵蓝云包围。
电负性的定义取决于对这种现象的处理方法,从某些方面考虑有多种尺度。但是,所有的尺度都有一个共同点,那就是它们都受到原子固有本质的支持。
电负性量表
电负性不是可以量化的属性,也不具有绝对值。为什么?因为原子在所有化合物中吸引电子密度的趋势都不相同。换句话说:电负性取决于分子。
如果对于ClO 2分子,Cl原子被N原子交换,那么O吸引电子的趋势也将改变;它可能会增加(使云变红)或减少(颜色减弱)。不同之处在于形成了新的NO键,因此具有ONO分子(二氧化氮,NO 2)。
由于原子的电负性在其所有分子环境中都不相同,因此有必要根据其他变量进行定义。通过这种方式,我们具有可以作为参考的值,并且可以预测例如形成的键的类型(离子键或共价键)。
鲍林规模
伟大的科学家,两次诺贝尔奖得主莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)在1932年提出了一种定量的(可测量的)负电性形式,即鲍林量表。其中,形成键的两个元素A和B的电负性与与键AB的离子特征相关的额外能量有关。
这怎么样?理论上,共价键是最稳定的,因为它们的电子在两个原子之间的分布是公平的。也就是说,对于分子AA和BB,两个原子都以相同的方式共享键的电子对。但是,如果A具有更大的负电性,那么该对将更多地来自A,而不是来自B。
在这种情况下,AB不再是完全共价的,尽管如果其电负性相差不大,则可以说其键具有高共价特性。发生这种情况时,键的稳定性较小,并且由于A和B之间的电负性差异而获得额外的能量。
这种差异越大,AB键的能量越大,因此该键的离子特性也越强。
该标度代表了化学中使用最广泛的标度,电负性值是由氟原子的4赋值得出的。从那里他们可以计算其他元素的元素。
Mulliken量表
虽然鲍林标度与与键相关的能量有关,但罗伯特·穆里肯标度与其他两个周期性特性相关:电离能(EI)和电子亲和力(AE)。
因此,具有高EI和AE值的元素具有很大的负电性,因此会从其分子环境中吸引电子。
为什么?因为EI反映了从中“提取”外部电子的难度,而AE反映了在气相中形成的阴离子的稳定性。如果两种性质都具有高强度,则该元素是电子的“情人”。
Mulliken电负性的计算公式如下:
Χ 中号 =½(EI + AE)
即,χ 中号等于EI和AE的平均值。
但是,与鲍林标度不同,鲍林标度取决于哪个原子形成键,它与价态的性质(具有最稳定的电子构型)有关。
两种尺度都为元素生成相似的电负性值,并且与以下重新转换大致相关:
Χ P = 1.35(Χ 中号)1/2 - 1.37
X M和X P均为无量纲值;也就是说,他们缺少单位。
AL Allred和E.Rochow量表
还有其他电负性标度,例如Sanderson和Allen标度。然而,跟随第一的两个所述一个是奥尔雷德和罗周刻度(χ AR)。这次是基于电子在原子表面上经历的有效核电荷。因此,它直接关系到芯子的吸引力和屏幕效果。
电负性在元素周期表上如何变化?
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不管您具有何种规模或值,电负性都会在一段时间内从右到左增加,并从下到上依次增加。因此,它向右上对角线增加(不包括氦气),直到遇到氟为止。
在上图中,您可以看到刚才所说的内容。在周期表中,鲍林电负性表示为细胞颜色的函数。由于氟是最具负电性的,因此它具有更突出的紫色,而具有最小负电性(或正电)的深色。
同样,可以观察到,组(H,Be,B,C等)的头部具有较浅的颜色,并且当一个组下降穿过该组时,其他元素变暗。这是什么意思 答案还是在EI,AE,Zef(有效核电荷)性质和原子半径方面。
分子中的原子
单个原子具有真实的核电荷Z,外部电子因屏蔽效应而遭受有效的核电荷。
随着时间的推移,Zef会以原子收缩的方式增加。也就是说,原子半径在一段时间内减小。
其结果是,在一个原子与另一个原子键合的时刻,电子将“流向”具有最高Zef的原子。另外,如果电子有明显的趋向原子的趋势,则这将给键赋予离子性。如果不是这种情况,那么我们说的是主要是共价键。
因此,电负性根据原子半径Zef而变化,而原子半径Zef又与EI和AE密切相关。一切都是链条。
这是为了什么
电负性是什么?原则上确定二元化合物是共价的还是离子的。当电负性差异非常高时(比率为1.7单位或更高),该化合物被称为离子性的。这对于辨别结构中哪些区域可能富含电子也很有用。
由此可以预测化合物可能经历的机理或反应。在电子贫乏区δ+中,带负电荷的物质可能会以某种方式起作用。在富含电子的区域中,它们的原子可以与其他分子以非常特定的方式相互作用(偶极-偶极相互作用)。
例子(氯,氧,钠,氟)
氯,氧,钠和氟原子的电负性值是多少?除氟以外,谁是最具负电性的?使用元素周期表,观察到钠具有深紫色,而氧和氯的颜色在视觉上非常相似。
Pauling,Mulliken和Allred-Rochow量表的电负性值为:
Na(0.93,1.21,1.01)。
或(3.44、3.22、3.50)。
Cl(3.16,3.54,2.83)。
F(3.98,4.43,4.10)。
请注意,通过数值可以观察到氧和氯的负性之间存在差异。
根据Mulliken标尺,与Pauling和Allred-Rochow标尺相反,氯比氧更具负电性。使用Allred-Rochow标度,这两个元素之间的电负性差异更加明显。最后,无论选择何种规模,氟都是负电性最高的。
因此,在分子中存在F原子的地方意味着该键将具有高离子特性。
参考文献
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