ელექტრონეგატივის კონცეფციის განმარტება

ელექტრონეგატიულობა არის ცნება მოლეკულურ ქიმიაში, რომელიც აღწერს ატომის უნარს მიიზიდოს ელექტრონები თავისთავად. რაც უფრო მაღალია მოცემული ატომის ელექტრონეგატივის რიცხვითი მნიშვნელობა, მით უფრო ძლიერად ხატავს იგი უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები პროტონების დადებითად დამუხტული ბირთვის მიმართ და (გარდა წყალბადის) ნეიტრონები.

იმის გამო, რომ ატომები არ არსებობს იზოლირებულად და ამის ნაცვლად ქმნიან მოლეკულურ ნაერთებს სხვათან შერწყმით ატომები, ელექტრო ნეგატიურობის ცნება მნიშვნელოვანია, რადგან იგი განსაზღვრავს ობლიგაციების ბუნებას შორის ატომები. ატომები შეუერთდებიან სხვა ატომებს ელექტრონების გაზიარების პროცესის საშუალებით, მაგრამ ეს ნამდვილად შეიძლება განიხილებოდეს, როგორც საბრძოლო მოქმედებების გადაუჭრელი თამაში: ატომები რჩებიან შეკრული ერთად, რადგან, მიუხედავად იმისა, რომ არცერთი ატომი "არ იმარჯვებს", მათი არსებითი ურთიერთდაზიდვა განაპირობებს მათ საერთო ელექტრონთა მასშტაბირებას საკმაოდ კარგად განსაზღვრულ წერტილზე მათ

ატომები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან, რომლებიც წარმოადგენენ ატომების ცენტრს ან ბირთვს და ელექტრონებს, რომელიც ბირთვის გარშემო "ორბიტაზე" დგას, საკმაოდ პატარა პლანეტები ან კომეტები მოსწონთ მინიკულური მზე. პროტონი ატარებს დადებით მუხტს 1.6 x 10

ატომის კონკრეტული ტიპი ან მრავალფეროვნება, რომელსაც ეწოდება ელემენტი, განისაზღვრება პროტონების რაოდენობით, რომელსაც ეწოდება ამ ელემენტის ატომური რიცხვი. წყალბადს, 1 ატომური რიცხვით, აქვს ერთი პროტონი; ურანი, რომელსაც აქვს 92 პროტონი, შესაბამისად 92 ნომერია ელემენტების პერიოდულ სისტემაში (იხ. რესურსები ინტერაქტიული პერიოდული ცხრილის მაგალითზე).

როდესაც ატომი განიცდის პროტონის რაოდენობის ცვლილებას, ის აღარ არის იგივე ელემენტი. როდესაც ატომი მოიპოვებს ან კარგავს ნეიტრონებს, მეორეს მხრივ, ის იგივე ელემენტად რჩება, მაგრამ არის იზოტოპი ორიგინალური, ყველაზე ქიმიურად მდგრადი ფორმის. როდესაც ატომები იძენს ან კარგავს ელექტრონებს, მაგრამ სხვაგვარად იგივე რჩება, მას უწოდებენ იონი.

ელექტრონები, ამ მიკროსკოპული წყობის ფიზიკურ კიდეებზე, არიან ატომების კომპონენტები, რომლებიც მონაწილეობენ სხვა ატომებთან შეერთებაში.

ის ფაქტი, რომ ატომების ბირთვები დადებითად არიან დამუხტული, ხოლო ელექტრონები ზრუნავენ გარშემო ატომის ფიზიკური ზღვარზე უარყოფითი დატვირთვა განსაზღვრავს ინდივიდუალური ატომების ერთთან ურთიერთქმედების გზას სხვა როდესაც ორი ატომი ძალიან ახლოსაა ერთმანეთთან, ისინი მოგერიებენ ერთმანეთს, არ აქვს მნიშვნელობა რა ელემენტებს წარმოადგენენ ისინი, რადგან მათი შესაბამისი ელექტრონები პირველ რიგში "ხვდებიან" ერთმანეთს და უარყოფითი მუხტები უბიძგებს სხვა ნეგატივებს ბრალდება. მათი შესაბამისი ბირთვები, მართალია არც ისე ახლოსაა ერთმანეთთან, როგორც მათი ელექტრონები, მაგრამ ასევე მოგერიდებათ ერთმანეთი. როდესაც ატომები საკმარისად დაშორებულია ერთმანეთისგან, ისინი მიზიდულობენ ერთმანეთისკენ. (იონები, როგორც მალე ნახავთ, გამონაკლისია); დადებითად დამუხტული ორი იონი ყოველთვის მოგერიებს ერთმანეთს და უარყოფითი დამუხტული იონური წყვილის საწინააღმდეგო დიტო.) ეს გულისხმობს, რომ გარკვეულ წონასწორობის მანძილი, მიმზიდველი და საწინააღმდეგო ძალების წონასწორობა და ატომები ამ მანძილზე დარჩებიან გარდა იმ შემთხვევისა, თუ სხვა ძალებს.

ატომ-ატომის წყვილში პოტენციური ენერგია განისაზღვრება, როგორც უარყოფითი, თუ ატომები იზიდავს ერთმანეთს და პოზიტიურია, თუ ატომები თავისუფლად გადაადგილდებიან ერთმანეთისგან. წონასწორობის მანძილზე, პოტენციური ენერგია ატომს შორის არის ყველაზე დაბალი (ანუ ყველაზე უარყოფითი) მნიშვნელობა. ამას უწოდებენ ატომის ბმის ენერგიას.

ატომური ბმების მრავალფეროვანი სახეობა მოლეკულური ქიმიის ლანდშაფტს ასწავლის. ამჟამინდელი მიზნებისათვის ყველაზე მნიშვნელოვანია იონური და კოვალენტური ობლიგაციები.

იხილეთ წინა დისკუსია ატომების შესახებ, რომლებიც ერთმანეთის თავიდან აცილებას ცდილობენ, პირველ რიგში, მათ ელექტრონებს შორის ურთიერთქმედების გამო. ასევე აღინიშნა, რომ ანალოგიურად დამუხტული იონები ერთმანეთს მოგერიებენ, რაც არ უნდა იყოს. თუ წყვილი იონების საპირისპირო მუხტებია, ეს არის ის, თუ ერთმა ატომმა დაკარგა ელექტრონი + 1 ხოლო სხვამ მოიპოვა ელექტრონი, რომ დაეკისროს მუხტი -1 - მაშინ ორი ატომი ძლიერ იზიდავს თითოეულს სხვა თითოეულ ატომზე წმინდა მუხტი ანადგურებს, თუ რა რეპლიკაციური მოქმედება შეიძლება ჰქონდეს მათ ელექტრონებს და ატომები იკავშირებენ. რადგან ეს კავშირები იონებს შორისაა, მათ უწოდებენ იონურ კავშირებს. სუფრის მარილი, რომელიც შედგება ნატრიუმის ქლორიდისგან (NaCl) და წარმოიქმნება დადებითად დამუხტული ნატრიუმის ატომის შეერთებით უარყოფითად დამუხტულ ქლორის ატომზე, რომ შეიქმნას ელექტრონულად ნეიტრალური მოლეკულა, აჩვენებს ამ ტიპის ობლიგაცია.

კოვალენტური ობლიგაციები იგივე პრინციპებიდან გამომდინარეობს, მაგრამ ეს ობლიგაციები არც ისე ძლიერია გარკვეულწილად უფრო დაბალანსებული კონკურენტული ძალების არსებობის გამო. მაგალითად, წყალი (H₂ო) აქვს ორი კოვალენტური წყალბად-ჟანგბადის ბმა. ამ ობლიგაციების წარმოქმნის მიზეზი ძირითადად იმიტომ არის, რომ ატომების გარე ელექტრონული ორბიტები "სურს" შეივსოს გარკვეული რაოდენობის ელექტრონები. ეს რიცხვი განსხვავდება ელემენტებს შორის და ელექტრონების სხვა ატომებთან გაზიარება ამის მიღწევის საშუალებაა მაშინაც კი, როდესაც ეს ნიშნავს მოკრძალებული რეპელენტული ეფექტების დაძლევას. მოლეკულები, რომლებიც მოიცავს კოვალენტურ ობლიგაციებს, შეიძლება იყოს პოლარული, რაც ნიშნავს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მათი წმინდა მუხტი ნულოვანია, მოლეკულის ნაწილები ატარებენ დადებით მუხტს, რომელიც გაწონასწორებულია უარყოფითი მუხტებით სხვაგან.

პაულინგის შკალა გამოიყენება იმის დასადგენად, რამდენად არის ელექტრონეგატიური მოცემული ელემენტი. (ამ მასშტაბის სახელი მიიღო ნობელის პრემიის ლაურეატის გვიან მეცნიერის ლინუს პაულინგისაგან.) რაც უფრო მაღალია ღირებულება, მით უფრო ატომის სურვილია ელექტრონების მოზიდვა სცენარებში, რომლებიც საშუალებას იძლევა კოვალენტური იყოს შემაკავშირებელ

ამ მასშტაბის ყველაზე მაღალი რანგის ელემენტია ფთორი, რომელსაც ენიჭება 4.0 მნიშვნელობა. ყველაზე დაბალი რანგის შედარებით ბუნდოვანი ელემენტები ცეზიუმი და ფრანციუმი, რომლებიც შემოწმდებიან 0.7-ზე. "არათანაბარი", ან პოლარული, კოვალენტური ობლიგაციები ხდება დიდი ზომის ელემენტებს შორის განსხვავებები; ამ შემთხვევებში, საერთო ელექტრონები ერთ ატომთან უფრო ახლოს არიან, ვიდრე მეორესთან. თუ ელემენტის ორი ატომი ერთმანეთთან კავშირშია, როგორც O– სთან₂ მოლეკულა, ატომები აშკარად თანაბარია ელექტრო ნეგატიურობით, ხოლო ელექტრონები თანაბრად შორდებიან თითოეული ბირთვიდან. ეს არის არაპოლარული ობლიგაცია.

ელემენტის პოზიცია პერიოდულ ცხრილში გთავაზობთ ზოგად ინფორმაციას მისი ელექტრონეგატივობის შესახებ. ელემენტების ელექტრონეგატივის მნიშვნელობა იზრდება მარცხნიდან მარჯვნივ, ასევე ქვევიდან ზემოდან. ფტორის პოზიცია ზედა მარჯვენა ნაწილთან უზრუნველყოფს მის მაღალ ღირებულებას.

როგორც ზოგადად ატომური ფიზიკა, ასევე ბევრი რამ არის ცნობილი ელექტრონების ქცევისა და შეერთების შესახებ ექსპერიმენტულად დადგენილია, მაგრამ ძირითადად თეორიულია ინდივიდუალური სუბატომიური დონის დონეზე ნაწილაკები. ექსპერიმენტები იმის დასაზუსტებლად, თუ რას აკეთებენ ცალკეული ელექტრონები, ტექნიკური პრობლემაა, ისევე როგორც ცალკეული ატომების იზოლირება, რომლებიც შეიცავს ამ ელექტრონებს. ექსპერიმენტებში ელექტრო ნეგატიურობის შესამოწმებლად, ღირებულებები, ტრადიციულად, წარმოიშვა აუცილებლობისგან, საშუალოზე მეტი ინდივიდუალური ატომის მნიშვნელობებისაგან.

2017 წელს მკვლევარებმა შეძლეს გამოიყენონ ტექნიკა, რომელსაც ეწოდება ელექტრონული ძალის მიკროსკოპია, შეისწავლოს ცალკეული ატომები სილიციუმის ზედაპირზე და გაზომოს მათი ელექტრონეგატიულობა. მათ ეს გააკეთეს ჟანგბადთან სილიციუმის ბმის ქცევის შეფასებით, როდესაც ორი ელემენტი ერთმანეთისგან განსხვავებულ მანძილზე მოათავსეს. როგორც ტექნიკა აგრძელებს ფიზიკაში გაუმჯობესებას, ადამიანის ცოდნა ელექტრონეგატივის შესახებ კიდევ უფრო განვითარდება.