คำอธิบายของแนวคิดของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้

อิเล็กโตรเนกาติวีตี้เป็นแนวคิดในเคมีระดับโมเลกุลที่อธิบายความสามารถของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนมาที่ตัวมันเอง ยิ่งค่าตัวเลขของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมสูงขึ้นเท่าใด มันก็จะดึงพลังออกมาได้มากเท่านั้น อิเล็กตรอนที่มีประจุลบไปยังนิวเคลียสที่มีประจุบวกของโปรตอนและ (ยกเว้นไฮโดรเจน) นิวตรอน

เนื่องจากอะตอมไม่ได้อยู่แยกจากกันและเกิดสารประกอบโมเลกุลโดยการรวมตัวกับอะตอมอื่นแทน อะตอม แนวคิดของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มีความสำคัญเพราะเป็นตัวกำหนดลักษณะของพันธะระหว่าง อะตอม อะตอมเข้าร่วมกับอะตอมอื่น ๆ ผ่านกระบวนการแบ่งปันอิเล็กตรอน แต่สิ่งนี้สามารถถูกมองว่าเป็นเกมชักเย่อที่ไม่สามารถแก้ไขได้: อะตอมยังคงผูกมัด ร่วมกันเพราะว่าในขณะที่อะตอมไม่ "ชนะ" การดึงดูดซึ่งกันและกันที่สำคัญของพวกเขาทำให้อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันของพวกเขาซูมไปรอบ ๆ จุดที่กำหนดไว้ค่อนข้างดีระหว่าง พวกเขา

อะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนซึ่งประกอบเป็นศูนย์หรือนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอน ซึ่ง "โคจร" นิวเคลียสค่อนข้างเหมือนดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหางที่หมุนรอบด้วยความเร็วแมดแค็ป แดดน้อย. โปรตอนมีประจุบวก 1.6 x 10^-19 คูลอมบ์หรือ C ในขณะที่อิเล็กตรอนมีประจุลบที่มีขนาดเท่ากัน อะตอมมักมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน ทำให้เป็นกลางทางไฟฟ้า โดยปกติอะตอมจะมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน

อะตอมชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดเรียกว่า ธาตุ ถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ ซึ่งเรียกว่าเลขอะตอมของธาตุนั้น ไฮโดรเจนที่มีเลขอะตอม 1 มีโปรตอนหนึ่งตัว ยูเรเนียมซึ่งมีโปรตอน 92 ตัว เป็นหมายเลข 92 ในตารางธาตุของธาตุตามลำดับ (ดูตัวอย่างตารางธาตุแบบโต้ตอบในแหล่งข้อมูล)

เมื่ออะตอมมีการเปลี่ยนแปลงจำนวนโปรตอน อะตอมจะไม่เป็นธาตุเดียวกันอีกต่อไป เมื่ออะตอมได้รับหรือสูญเสียนิวตรอน อะตอมจะยังคงเป็นธาตุเดิมแต่เป็น ไอโซโทป จากรูปแบบเดิมที่มีความเสถียรทางเคมีมากที่สุด เมื่ออะตอมได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนแต่ไม่คงสภาพเดิม เรียกว่า ไอออน.

อิเล็กตรอนอยู่บนขอบทางกายภาพของการจัดเรียงด้วยกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้เป็นส่วนประกอบของอะตอมที่มีส่วนร่วมในการเกาะติดกับอะตอมอื่น

ความจริงที่ว่านิวเคลียสของอะตอมมีประจุบวกในขณะที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ขอบทางกายภาพของอะตอมมีประจุลบเป็นตัวกำหนดวิธีที่อะตอมแต่ละตัวมีปฏิสัมพันธ์กับตัวหนึ่ง อื่น เมื่ออะตอมสองอะตอมอยู่ใกล้กันมาก พวกมันจะผลักกันไม่ว่าจะเป็นตัวแทนของธาตุใดก็ตาม เพราะ อิเล็กตรอนของพวกมันจะ "เผชิญหน้า" กันก่อน และประจุลบจะดันเข้าหาประจุลบอื่นๆ ค่าใช้จ่าย นิวเคลียสของพวกมัน แม้จะไม่ได้อยู่ใกล้กันเหมือนอิเล็กตรอน แต่ก็ผลักกัน อย่างไรก็ตาม เมื่ออะตอมอยู่ห่างกันพอสมควร พวกมันก็มักจะดึงดูดกัน (ไอออน ดังที่คุณเห็นในเร็วๆ นี้ เป็นข้อยกเว้น ไอออนที่มีประจุบวกสองตัวจะขับไล่กันเสมอ และเหมือนกันสำหรับคู่ไอออนที่มีประจุลบ) นี่หมายความว่า ณ ช่วงเวลาหนึ่ง ระยะสมดุล แรงดึงดูดและแรงผลักที่สมดุล และอะตอมจะอยู่ห่างกันเว้นแต่จะถูกรบกวนจากสิ่งอื่น กองกำลัง.

พลังงานศักย์ในคู่อะตอมกับอะตอมถูกกำหนดเป็นลบหากอะตอมถูกดึงดูดซึ่งกันและกันและเป็นบวกหากอะตอมมีอิสระที่จะย้ายออกจากกัน ที่ระยะสมดุล พลังงานศักย์ระหว่างอะตอมจะอยู่ที่ค่าต่ำสุด (กล่าวคือ เป็นลบมากที่สุด) นี่เรียกว่าพลังงานพันธะของอะตอมที่เป็นปัญหา

พันธะปรมาณูหลายประเภททำให้ภูมิทัศน์ของเคมีโมเลกุล สิ่งสำคัญที่สุดสำหรับจุดประสงค์ปัจจุบันคือพันธะไอออนิกและพันธะโควาเลนต์

อ้างถึงการสนทนาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอะตอมที่มีแนวโน้มจะผลักกันอย่างใกล้ชิดเป็นหลักเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนของพวกมัน นอกจากนี้ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าไอออนที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกันไม่ว่าอะไรจะเกิดขึ้น หากไอออนคู่หนึ่งมีประจุตรงข้ามกัน นั่นคือ ถ้าอะตอมหนึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนไปจนมีประจุเป็น +1 ในขณะที่อีกตัวหนึ่งได้รับอิเล็กตรอนเพื่อตั้งประจุเป็น -1 – จากนั้นอะตอมทั้งสองก็ถูกดึงดูดเข้าหากันอย่างมาก อื่นๆ. ประจุสุทธิบนอะตอมแต่ละอะตอมจะขจัดผลการขับไล่ที่อิเล็กตรอนอาจมี และอะตอมมีแนวโน้มที่จะเกาะติดกัน เนื่องจากพันธะเหล่านี้อยู่ระหว่างไอออนจึงเรียกว่าพันธะไอออนิก เกลือแกง ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และเป็นผลมาจากพันธะโซเดียมที่มีประจุบวก ไปเป็นอะตอมคลอรีนที่มีประจุลบเพื่อสร้างโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เป็นตัวอย่างของ พันธบัตร

พันธะโควาเลนต์เป็นผลมาจากหลักการเดียวกัน แต่พันธะเหล่านี้ไม่แข็งแรงเท่าเพราะมีแรงแข่งขันที่ค่อนข้างสมดุลกว่า ตัวอย่างเช่น น้ำ (H₂O) มีพันธะไฮโดรเจน-ออกซิเจนโควาเลนต์สองพันธะ สาเหตุที่พันธะเหล่านี้ก่อตัวขึ้นส่วนใหญ่เป็นเพราะอิเล็กตรอนวงนอกโคจรของอะตอม "ต้องการ" เพื่อเติมเต็มจำนวนอิเล็กตรอนในตัวเอง จำนวนนั้นแตกต่างกันไปตามแต่ละธาตุ และการแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่นเป็นวิธีหนึ่งที่จะบรรลุเป้าหมายนี้ แม้ว่าจะหมายถึงการเอาชนะผลการขับไล่เพียงเล็กน้อยก็ตาม โมเลกุลที่มีพันธะโควาเลนต์อาจเป็นขั้ว ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าประจุสุทธิของพวกมันจะเป็นศูนย์ แต่บางส่วนของโมเลกุลก็มีประจุบวกที่สมดุลด้วยประจุลบที่อื่น

มาตราส่วน Pauling ใช้เพื่อกำหนดว่าองค์ประกอบที่กำหนดเป็นอิเลคโตรเนกาทีฟเป็นอย่างไร (มาตราส่วนนี้ใช้ชื่อมาจาก Linus Pauling นักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลผู้ล่วงลับไปแล้ว) ยิ่งมูลค่าสูง ยิ่งมาก อะตอมที่กระตือรือร้นคือการดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเองในสถานการณ์ที่ยืมตัวเองไปสู่ความเป็นไปได้ของโควาเลนต์ พันธะ

องค์ประกอบที่มีอันดับสูงสุดในระดับนี้คือฟลูออรีนซึ่งกำหนดค่าไว้ที่ 4.0 อันดับต่ำสุดคือค่อนข้าง ธาตุซีเซียมและแฟรนเซียมปิดบัง ซึ่งเช็คอินที่ 0.7 พันธะโควาเลนต์ "ไม่สม่ำเสมอ" หรือขั้ว เกิดขึ้นระหว่างธาตุที่มีขนาดใหญ่ ความแตกต่าง ในกรณีเหล่านี้ อิเลคตรอนที่ใช้ร่วมกันจะอยู่ใกล้กับอะตอมหนึ่งมากกว่าอะตอมอื่น ถ้าอะตอมของธาตุสองอะตอมมีพันธะซึ่งกันและกัน เช่นเดียวกับ O₂ โมเลกุล เห็นได้ชัดว่าอะตอมมีความเท่าเทียมกันในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ และอิเล็กตรอนอยู่ห่างจากแต่ละนิวเคลียสเท่ากัน นี่คือพันธะไม่มีขั้ว

ตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุให้ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ ค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของธาตุจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาและจากล่างขึ้นบน ตำแหน่งของฟลูออรีนที่ด้านขวาบนทำให้มั่นใจได้ว่ามีค่าสูง

เช่นเดียวกับฟิสิกส์อะตอมโดยทั่วไป สิ่งที่ทราบกันมากเกี่ยวกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนและพันธะ electron คือในขณะที่สร้างการทดลอง ส่วนใหญ่เป็นทฤษฎีที่ระดับของอะตอมย่อยของแต่ละบุคคล อนุภาค การทดลองเพื่อตรวจสอบสิ่งที่อิเล็กตรอนแต่ละตัวกำลังทำอยู่นั้นเป็นปัญหาทางเทคนิค เช่นเดียวกับการแยกอะตอมแต่ละตัวที่มีอิเล็กตรอนเหล่านั้น ในการทดลองเพื่อทดสอบอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ ค่าที่ได้มาจากความจำเป็น โดยการหาค่าเฉลี่ยของอะตอมแต่ละตัวจำนวนมาก

ในปี 2560 นักวิจัยสามารถใช้เทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์กำลังไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบอะตอมแต่ละตัวบนพื้นผิวของซิลิกอนและวัดค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของพวกมัน พวกเขาทำสิ่งนี้โดยการประเมินพฤติกรรมพันธะของซิลิกอนกับออกซิเจนเมื่อองค์ประกอบทั้งสองถูกวางไว้ในระยะห่างที่ต่างกัน ในขณะที่เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านฟิสิกส์ ความรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ก็จะเฟื่องฟูยิ่งขึ้นไปอีก