Elektronegativität, Symbol χ (der griechische Brief chi), ist ein chemisches Eigentum, das die Tendenz eines Atoms oder einer funktionellen Gruppe beschreibt, um Elektronen (oder Elektrondichte) zu sich anzuziehen. Eine Elektronegativität eines Atoms wird sowohl durch seine Atomnummer als auch durch die Entfernung betroffen, dass seine Wertigkeitselektronen vom beladenen Kern wohnen. Je höher die verbundene Elektronegativitätszahl, desto mehr ein Element oder Zusammensetzung Elektronen dazu anziehen. Zuerst vorgeschlagen von Linus Pauling 1932 als eine Entwicklung der Wertigkeitsband-Theorie, wie man gezeigt hat, hat es mehreren anderen chemischen Eigenschaften entsprochen. Elektronegativität kann nicht direkt gemessen werden und muss von anderen atomaren oder molekularen Eigenschaften berechnet werden. Mehrere Methoden der Berechnung sind vorgeschlagen worden, und obwohl es kleine Unterschiede in den numerischen Werten der Elektronegativität geben kann, zeigen alle Methoden dieselben periodischen Tendenzen zwischen Elementen.

Die meistens verwendete Methode der Berechnung besteht dass ursprünglich vorgeschlagen von Linus Pauling darin. Das gibt eine ohne Dimension Menge, allgemein gekennzeichnet als die Skala von Pauling auf einer Verhältnisskala, die von ungefähr 0.7 bis 3.98 (Wasserstoff = 2.20) läuft. Wenn andere Methoden der Berechnung verwendet werden, ist es (obwohl nicht obligatorisch) herkömmlich, um die Ergebnisse auf einer Skala anzusetzen, die dieselbe Reihe von numerischen Werten bedeckt: Das ist als eine Elektronegativität in Einheiten von Pauling bekannt.

Elektronegativität, weil es gewöhnlich berechnet wird, ist nicht ausschließlich ein Eigentum eines Atoms, aber eher ein Eigentum eines Atoms in einem Molekül. Eigenschaften eines freien Atoms schließen Ionisationsenergie und Elektronsympathie ein. Es soll erwartet werden, dass sich die Elektronegativität eines Elements mit seiner chemischen Umgebung ändern wird, aber, wie man gewöhnlich betrachtet, ist es ein übertragbares Eigentum das heißt, dass ähnliche Werte in einer Vielfalt von Situationen gültig sein werden.

Auf dem grundlegendsten Niveau wird Elektronegativität durch Faktoren wie die Kernanklage bestimmt (je mehr Protone, die ein Atom hat, desto mehr "Ziehen" es auf negativen Elektronen haben wird) und die Zahl/Position anderer Elektrongegenwart in den Atomschalen (je mehr Elektronen ein Atom haben, desto weiter vom Kern die Wertigkeitselektronen, und infolgedessen die weniger positive Anklage sein werden, die sie — sowohl wegen ihrer vergrößerten Entfernung vom Kern erfahren werden, als auch weil die anderen Elektronen im niedrigeren Energiekern orbitals handeln werden, um die Wertigkeitselektronen vor dem positiv beladenen Kern zu beschirmen).

Das Gegenteil der Elektronegativität ist electropositivity: Ein Maß einer Fähigkeit eines Elements, Elektronen zu schenken.

Electronegativities der Elemente

Das Periodensystem der Elektronegativität mit Pauling erklettert

Siehe auch Electronegativities der Elemente (Datenseite).

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Methoden der Berechnung

Elektronegativität von Pauling

Pauling hat zuerst das Konzept der Elektronegativität 1932 als eine Erklärung der Tatsache vorgeschlagen, dass das covalent Band zwischen zwei verschiedenen Atomen (A-B) stärker ist, als es durch die Einnahme des Durchschnitts der Kräfte des A-A und der B-B Obligationen erwartet würde. Gemäß der Wertigkeitsband-Theorie, deren Pauling ein bemerkenswerter Befürworter war, ist diese "zusätzliche Stabilisierung" des heteronuclear Bandes wegen des Beitrags von ionischen kanonischen Formen zum Abbinden.

Durch den Unterschied in der Elektronegativität zwischen Atomen A und B wird gegeben:

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wo die Trennungsenergien, E, des A-B, A-A und der B-B Obligationen in electronvolts, der Faktor (eV) ausgedrückt werden eingeschlossen werden, um ein ohne Dimension Ergebnis zu sichern. Folglich ist der Unterschied in der Elektronegativität von Pauling zwischen Wasserstoff und Brom 0.73 (Trennungsenergien: H-Br, 3.79 eV; H-H, 4.52 eV; Br-Br 2.00 eV)

Da nur Unterschiede in der Elektronegativität definiert werden, ist es notwendig, einen willkürlichen Bezugspunkt zu wählen, um eine Skala zu bauen. Wasserstoff wurde als die Verweisung gewählt, weil es covalent Obligationen mit einer großen Vielfalt von Elementen bildet: Seine Elektronegativität wurde zuerst an 2.1 befestigt, später zu 2.20 revidiert. Es ist auch notwendig zu entscheiden, welches von den zwei Elementen mehr electronegative (gleichwertig zur Auswahl von einem der zwei möglichen Zeichen für die Quadratwurzel) ist. Das wird durch die "chemische Intuition" getan: Im obengenannten Beispiel löst sich Wasserstoffbromid in Wasser auf, um Ionen von H und Br zu bilden, so kann es angenommen werden, dass Brom mehr electronegative ist als Wasserstoff.

Um Elektronegativität von Pauling für ein Element zu berechnen, ist es notwendig, Daten auf den Trennungsenergien von mindestens zwei Typen des covalent durch dieses Element gebildeten Bandes zu haben. Die ursprünglichen Werte des britischen aktualisierten Paulings 1961, um die größere Verfügbarkeit von thermodynamischen Daten in Betracht zu ziehen, und ist es diese "haben Pauling" Werte der Elektronegativität revidiert, die am meisten gewöhnlich verwendet werden.

Elektronegativität von Mulliken

Mulliken hat vorgeschlagen, dass die Arithmetik, die der ersten Ionisationsenergie (E) und die Elektronsympathie (E) bösartig ist, ein Maß der Tendenz eines Atoms sein sollte, Elektronen anzuziehen. Da diese Definition von einer willkürlichen Verhältnisskala nicht abhängig ist, ist sie auch absolute Elektronegativität, mit den Einheiten von Kilojoule pro Maulwurf oder electronvolts genannt worden.

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Jedoch ist es üblicher, eine geradlinige Transformation zu verwenden, um diese absoluten Werte in Werte umzugestalten, die den vertrauteren Werten von Pauling ähneln. Für Ionisationsenergien und Elektronsympathien in electronvolts,

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und für Energien in Kilojoule pro Maulwurf,

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Die Mulliken Elektronegativität kann nur für ein Element berechnet werden, für das die Elektronsympathie, siebenundfünfzig Elemente bezüglich 2006 bekannt ist.

Wie man

manchmal sagt, ist die Mulliken Elektronegativität eines Atoms die Verneinung des chemischen Potenzials. Durch das Einfügen der energischen Definitionen des Ionisationspotenzials und der Elektronsympathie in die Elektronegativität von Mulliken ist es möglich zu zeigen, dass Mulliken chemisches Potenzial eine begrenzte Unterschied-Annäherung der elektronischen Energie in Bezug auf die Zahl von Elektronen ist. d. h.,

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Britische-Rochow Elektronegativität

Britisch und Rochow hat gedacht, dass Elektronegativität mit der Anklage verbunden sein sollte, die durch ein Elektron auf der "Oberfläche" eines Atoms erfahren ist: Je höher die Anklage pro Einheitsgebiet der Atomoberfläche, desto größer die Tendenz dieses Atoms, Elektronen anzuziehen. Die wirksame Kernanklage, Z*experienced durch Wertigkeitselektronen kann mit den Regierungen des Schieferdeckers geschätzt werden, während die Fläche eines Atoms in einem Molekül genommen werden kann, um zum Quadrat des covalent Radius, r proportional zu sein. Wenn r in Angströmen, ausgedrückt wird

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Elektronegativitätsgleichung von Sanderson

Sanderson hat auch die Beziehung zwischen Elektronegativität von Mulliken und Atomgröße bemerkt, und hat eine Methode der auf dem Gegenstück des Atomvolumens gestützten Berechnung vorgeschlagen. Mit Kenntnissen von Band-Längen erlaubt das Modell von Sanderson die Bewertung von Band-Energien in einer breiten Reihe von Zusammensetzungen. Das Modell von Sanderson ist auch verwendet worden, um molekulare Geometrie, S-Elektronenergie, NMR Drehungsdrehungskonstanten und andere Rahmen für organische Zusammensetzungen zu berechnen. Diese Arbeit unterliegt dem Konzept der Elektronegativitätsgleichung, die darauf hinweist, dass Elektronen sich um ein Molekül verteilen, um die Elektronegativität von Mulliken zu minimieren oder gleichzumachen. Dieses Verhalten ist der Gleichung des chemischen Potenzials in der makroskopischen Thermodynamik analog.

Elektronegativität von Allen

Vielleicht ist die einfachste Definition der Elektronegativität die von Allen, der vorgeschlagen hat, dass es mit der durchschnittlichen Energie der Wertigkeitselektronen in einem freien Atom, verbunden ist

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wo ε die Ein-Elektron-Energien von s- und P-Elektronen im freien Atom sind und n die Zahl von s- und P-Elektronen in der Wertigkeitsschale sind. Es ist üblich, einen Skalenfaktor, 1.75×10 für Energien anzuwenden, die in Kilojoule pro Maulwurf oder 0.169 für in electronvolts gemessene Energien ausgedrückt sind, Werte zu geben, die Pauling electronegativities numerisch ähnlich sind.

Die Ein-Elektron-Energien können direkt von spektroskopischen Daten bestimmt werden, und so werden durch diese Methode berechnete electronegativities manchmal spektroskopischen electronegativities genannt. Die notwendigen Daten sind für fast alle Elemente verfügbar, und diese Methode erlaubt die Bewertung von electronegativities für Elemente, die durch die anderen Methoden, z.B Franzium nicht behandelt werden können, das eine Elektronegativität von Allen 0.67 hat. Jedoch ist es nicht klar, was, wie man betrachten sollte, Wertigkeitselektronen für den d- und F-Block-Elemente ist, der zu einer Zweideutigkeit für ihren durch die Methode von Allen berechneten electronegativities führt.

In dieser Skala hat Neon die höchste Elektronegativität aller Elemente, die vom Fluor, Helium und Sauerstoff gefolgt sind.

Das Periodensystem der Elektronegativität mit dem Allen erklettert

Liste von verschiedenem electronegativities von Hauptgruppenelementen </Zentrum>

Siehe auch Electronegativities der Elemente (Datenseite) und Liste von electronegativities </Zentrum>

Korrelation der Elektronegativität mit anderen Eigenschaften

Das große Angebot an Methoden der Berechnung von electronegativities, den alle Ergebnissen geben, die gut miteinander entsprechen, ist eine Anzeige der Zahl von chemischen Eigenschaften, die durch die Elektronegativität betroffen werden könnten. Die offensichtlichste Anwendung von electronegativities ist in der Diskussion der Band-Widersprüchlichkeit, für die das Konzept von Pauling eingeführt wurde. Im Allgemeinen, je größer der Unterschied in der Elektronegativität zwischen zwei Atomen, desto mehr polar das Band, das zwischen ihnen mit dem Atom gebildet wird, das die höhere Elektronegativität hat, die am negativen Ende des Dipols ist. Pauling hat eine Gleichung vorgeschlagen, um "ionischen Charakter" eines Bandes zum Unterschied in der Elektronegativität der zwei Atome zu verbinden, obwohl das etwas in den Nichtgebrauch gefallen ist.

Mehrere Korrelationen sind zwischen sich streckenden Infrarotfrequenzen von bestimmten Obligationen und dem electronegativities der beteiligten Atome gezeigt worden: Jedoch ist das nicht überraschend, weil solche sich streckenden Frequenzen teilweise von der Band-Kraft abhängen, die in die Berechnung von Pauling electronegativities eintritt. Mehr überzeugend sind die Korrelationen zwischen der Elektronegativität und den chemischen Verschiebungen in der NMR Spektroskopie oder den Isomer-Verschiebungen in der Spektroskopie von Mössbauer (sieh Zahl). Sowohl diese Maße hängen von der S-Elektrondichte am Kern ab, als auch sind auch eine gute Anzeige, dass die verschiedenen Maßnahmen der Elektronegativität wirklich "die Fähigkeit eines Atoms in einem Molekül beschreiben, um Elektronen zu sich anzuziehen".

Tendenzen in der Elektronegativität

Periodische Tendenzen

Im Allgemeinen nimmt Elektronegativität beim Übergang vom linken bis direkt entlang einer Periode zu, und nimmt beim Absteigen einer Gruppe ab. Folglich ist Fluor zweifellos der grösste Teil von electronegative der Elemente (edles Benzin nicht aufzählend), während Cäsium kleinster electronegative mindestens jener Elemente ist, für die wesentliche Daten verfügbar ist.

Es gibt einige Ausnahmen zu dieser allgemeinen Regel. Gallium und Germanium haben höher electronegativities als Aluminium und Silikon beziehungsweise wegen der D-Block-Zusammenziehung. Elemente der vierten Periode sofort nach der ersten Reihe der Übergang-Metalle haben ungewöhnlich kleine Atomradien, weil die 3. Elektronen bei der Abschirmung der vergrößerten Kernanklage und kleineren Atomgröße-Korrelate mit der höheren Elektronegativität nicht wirksam sind (sieh Britische-Rochow Elektronegativität, Elektronegativität von Sanderson oben). Die anomal hohe Elektronegativität der Leitung, besonders wenn im Vergleich zum Thallium und Wismut, scheint, ein Kunsterzeugnis der Datenauswahl (und Datenverfügbarkeit) — Methoden der Berechnung anders zu sein, als die Methode von Pauling die normalen periodischen Tendenzen für diese Elemente zeigt.

Schwankung der Elektronegativität mit der Oxydationszahl

In der anorganischen Chemie ist es üblich zu denken, dass ein einzelner Wert der Elektronegativität für die meisten "normalen" Situationen gültig ist. Während diese Annäherung im Vorteil der Einfachheit ist, ist es klar, dass die Elektronegativität eines Elements nicht ein unveränderliches Atomeigentum ist und insbesondere mit dem Oxydationsstaat des Elements zunimmt.

Britisch hat die Methode von Pauling verwendet, getrennten electronegativities für verschiedene Oxydationsstaaten der Hand voll Elemente zu berechnen (einschließlich Dose und Leitung), für die genügend Daten verfügbar war. Jedoch, für die meisten Elemente, gibt es nicht genug verschiedene Covalent-Zusammensetzungen, für die, wie man bekannt, Band-Trennungsenergien diese Annäherung ausführbar machen. Das trifft besonders auf die Übergang-Elemente zu, wo angesetzte Elektronegativitätswerte gewöhnlich, notwendig, Durchschnitte über mehrere verschiedene Oxydationsstaaten sind, und wo Tendenzen in der Elektronegativität härter sind, infolgedessen zu sehen.

Die chemischen Effekten dieser Zunahme in der Elektronegativität können sowohl in den Strukturen von Oxyden als auch in Halogeniden und in der Säure von Oxyden und oxoacids gesehen werden. Folglich sind CrO und MnO acidic Oxyde mit niedrigen Schmelzpunkten, während CrO amphoteric ist und MnO ein völlig grundlegendes Oxyd ist.

Die Wirkung kann auch klar in den Trennungskonstanten des oxoacids des Chlors gesehen werden. Die Wirkung ist viel größer, als es durch die negative Anklage erklärt werden konnte, die unter einer größeren Zahl von Sauerstoff-Atomen wird teilt, die zu einem Unterschied in pK des Klotzes (¼) =-0.6 zwischen hypochlorous Säure und perchloric Säure führen würden. Als der Oxydationsstaat des Hauptchlor-Atoms zunimmt, wird mehr Elektrondichte von den Sauerstoff-Atomen auf das Chlor gezogen, die teilweise negative Anklage auf den Sauerstoff-Atomen reduzierend und die Säure vergrößernd.

Gruppenelektronegativität

In der organischen Chemie wird Elektronegativität mehr mit verschiedenen funktionellen Gruppen vereinigt als mit individuellen Atomen. Die Begriff-Gruppenelektronegativität und substituent Elektronegativität werden synonymisch verwendet. Jedoch ist es üblich, zwischen der induktiven Wirkung und der Klangfülle-Wirkung zu unterscheiden, die als σ- und π-electronegativities beziehungsweise beschrieben werden könnte. Es gibt mehrere geradlinige Beziehungen der freien Energie, die verwendet worden sind, um diese Effekten zu messen, von denen die Gleichung von Hammett am besten bekannt ist. Rahmen von Kabachnik sind Gruppe electronegativities für den Gebrauch in der organophosphorus Chemie.

Electropositivity

Electropositivity ist ein Maß einer Fähigkeit eines Elements, Elektronen zu schenken, und deshalb positive Ionen zu bilden; so ist es der Elektronegativität entgegengesetzt. Hauptsächlich ist das ein Attribut von Metallen, dass größtenteils, je größer der metallische Charakter eines Elements, desto größer der electropositivity bedeutend. Deshalb sind die alkalischen Metalle der grösste Teil von electropositive von allen. Das ist, weil sie ein einzelnes Elektron in ihrer Außenschale haben und, weil das vom Kern des Atoms relativ weit ist, wird es leicht verloren; mit anderen Worten haben diese Metalle niedrige Ionisationsenergien.

Während Elektronegativität entlang Perioden im Periodensystem zunimmt, und unten Gruppen, electropositivity Abnahmen entlang Perioden (vom linken bis Recht) vermindert und unten Gruppen vergrößert.

Abstoßender Hai von Electropositive verwertet electropositive Metalle als Hai repellents, da sie messbare Stromspannungen in einem Meerwasser-Elektrolyt hinsichtlich eines Hais erzeugen.

Siehe auch

• Electronegativities der Elemente (Datenseite)
• Chemische Widersprüchlichkeit
• Ionisationspotenzial
• Periodensystem

Links

• WebElements, Listenwerte von electronegativities durch mehrere verschiedene Methoden der Berechnung
• Videoerklären-Elektronegativität

Bibliografie