Пояснення поняття електронегативність

Електронегативність - це поняття в молекулярній хімії, яке описує здатність атома притягувати до себе електрони. Чим вище числове значення електронегативності даного атома, тим потужніше воно малює негативно заряджені електрони до його позитивно зарядженого ядра протонів і (крім водню) нейтрони.

Оскільки атоми існують не ізольовано, а натомість утворюють молекулярні сполуки, поєднуючись з іншими атомів, поняття електронегативність має важливе значення, оскільки воно визначає природу зв’язків між атоми. Атоми приєднуються до інших атомів через процес обміну електронами, але це дійсно можна розглядати більше як нерозв'язну гру в перетягуванні каната: атоми залишаються пов'язаними разом, оскільки, хоча жоден атом "не перемагає", їхнє суттєве взаємне притягання утримує їхні спільні електрони, що рухаються навколо якоїсь досить чітко визначеної точки між їх.

Атоми складаються з протонів і нейтронів, які складають центр або ядро ​​атомів, та електронів, які "обертаються" навколо ядра, як дуже крихітні планети або комети, які крутяться із шаленою швидкістю навколо мініатюрне сонце. Протон несе позитивний заряд 1,6 х 10

Конкретний тип або різновид атома, званий елементом, визначається кількістю протонів, які він має, і називається атомним номером цього елемента. Водень з атомним номером 1 має один протон; уран, який має 92 протони, відповідно відповідає номеру 92 у періодичній системі елементів (див. Ресурси для прикладу інтерактивної періодичної таблиці).

Коли атом зазнає змін у кількості протонів, це вже не той самий елемент. З іншого боку, коли атом отримує або втрачає нейтрони, він залишається тим самим елементом, але є ізотоп оригінальної, найбільш хімічно стабільної форми. Коли атоми отримують або втрачають електрони, але в іншому випадку залишаються незмінними, це називається іон.

Електрони, перебуваючи на фізичних краях цих мікроскопічних компонентів, є компонентами атомів, які беруть участь у зв’язку з іншими атомами.

Справа в тому, що ядра атомів позитивно заряджені, коли електрони обтікають навколо фізичні смуги атома заряджені негативно, визначає спосіб взаємодії окремих атомів з ним інший. Коли два атоми знаходяться дуже близько один до одного, вони відштовхують один одного незалежно від того, які елементи вони представляють, тому що їх електрони "стикаються" спочатку один з одним, а негативні заряди штовхають інші негативні звинувачення. Їхні відповідні ядра, хоча і не так близько один від одного, як їх електрони, також відштовхують одне одного. Однак, коли атоми знаходяться на достатній відстані, вони, як правило, притягують один одного. (Іони, як ви скоро побачите, є винятком; два позитивно заряджених іона завжди будуть відштовхувати один одного, і це також стосується негативно заряджених іонних пар.) Це означає, що при певному відстань рівноваги, сили притягання та відштовхування балансують, і атоми залишатимуться на цій відстані окремо, якщо їх не порушить інші сили.

Потенційна енергія в парі атом-атом визначається як негативна, якщо атоми притягуються один до одного, і позитивна, якщо атоми вільно віддаляються один від одного. На відстані рівноваги потенційна енергія між атомом знаходиться на найнижчому (тобто найбільш негативному) значенні. Це називається енергією зв'язку відповідного атома.

Різноманітність типів атомних зв’язків перекриває ландшафт молекулярної хімії. Найважливішими для сучасних цілей є іонні та ковалентні зв'язки.

Зверніться до попередньої дискусії про атоми, що мають тенденцію відштовхувати один одного зблизька, головним чином, через взаємодію між їх електронами. Також було відзначено, що так само заряджені іони відштовхують один одного, незважаючи ні на що. Якщо пара іонів має протилежні заряди, однак - тобто, якщо один атом втратив електрон, прийнявши заряд +1 в той час як інший отримав електрон, щоб прийняти заряд -1 - тоді два атоми дуже сильно притягуються до кожного інший. Чистий заряд кожного атома знищує будь-які репелентні ефекти, які можуть мати їх електрони, і атоми, як правило, зв’язуються. Оскільки ці зв’язки знаходяться між іонами, їх називають іонними зв’язками. Поварена сіль, що складається з хлориду натрію (NaCl) і є результатом позитивно зарядженого зв'язку атома натрію до негативно зарядженого атома хлору для створення електрично нейтральної молекули, ілюструє цей тип облігація.

Ковалентні зв’язки випливають з тих самих принципів, але ці зв’язки не такі міцні через наявність дещо більш збалансованих конкуруючих сил. Наприклад, вода (H₂О) має два ковалентні воднево-кисневі зв’язки. Причина, по якій ці зв’язки утворюються, полягає головним чином у тому, що зовнішні електронні орбіти атомів «хочуть» заповнити себе певною кількістю електронів. Ця кількість варіюється між елементами, і обмін електронами з іншими атомами - це спосіб досягти цього, навіть коли це означає подолання скромних репелентних ефектів. Молекули, що включають ковалентні зв’язки, можуть бути полярними, це означає, що, хоча їхній чистий заряд дорівнює нулю, частини молекули несуть позитивний заряд, який врівноважується негативними зарядами в інших місцях.

Шкала Полінга використовується для визначення наскільки електронегативним є даний елемент. (Ця шкала отримала свою назву від покійного вченого, лауреата Нобелівської премії, Лінуса Полінга.) Чим вище значення, тим більше прагнення атома полягає у залученні електронів до себе в сценаріях, що піддаються можливості ковалентності склеювання.

Елементом найвищого рейтингу за цією шкалою є фтор, якому присвоєно значення 4,0. Найнижчий рейтинг - відносно незрозумілі елементи цезій та францій, які зареєструються на рівні 0,7. Між елементами з великими виникають "нерівномірні", або полярні, ковалентні зв'язки відмінності; у цих випадках спільні електрони лежать ближче до одного атома, ніж до іншого. Якщо два атоми елемента зв’язані між собою, як з О₂ молекули, атоми, очевидно, рівні за електронегативністю, а електрони лежать однаково далеко від кожного ядра. Це неполярний зв’язок.

Позиція елемента в періодичній системі пропонує загальну інформацію про його електронегативність. Значення електронегативності елементів зростає зліва направо, а також знизу вгору. Розташування фтору вгорі праворуч забезпечує його високе значення.

Як і в атомній фізиці загалом, багато з того, що відомо про поведінку електронів та зв’язок є, хоча експериментально встановлено, в основному теоретичним на рівні окремих субатомних частинки. Експерименти, щоб точно перевірити, що роблять окремі електрони, є технічною проблемою, як і виділення окремих атомів, що містять ці електрони. В експериментах для перевірки електронегативності значення традиційно отримували з необхідності, усереднюючи значення великої кількості окремих атомів.

У 2017 році дослідники змогли використовувати техніку, яка називається електронною силовою мікроскопією, щоб дослідити окремі атоми на поверхні кремнію та виміряти їх значення електронегативності. Вони зробили це, оцінивши поведінку зв'язку кремнію з киснем, коли два елементи були розміщені на різній відстані. Оскільки технологія продовжує вдосконалюватися у фізиці, знання людини про електронегативність будуть процвітати далі.