9.7: Elettronegativit

Il fatto che un legame sia non polare o covalente polare determinato da una propriet degli atomi di legame chiamata elettronegativit.

I valori di elettronegativit degli elementi furono proposti da uno dei chimici pi famosi del XX secolo: Linus Pauling. Pauling studi le energie necessarie per rompere i legami nelle molecole eteronucleari come l'idrogeno e il fluoro. Sulla base dei valori, propose che l'energia richiesta per rompere un legame la media delle energie di legame di H_2 (436 kJ/mol) e F_2 (155 kJ/mol), cio 296 kJ/mol. Tuttavia, l’energia di legame dell’HF ottenuta sperimentalmente 565 kJ/mol, che molto pi alta del valore previsto. Per spiegare questa differenza, Pauling sugger che il legame dovesse avere un carattere ionico, che determinato dal concetto di elettronegativit.

L'elettronegativit una misura della tendenza di un atomo ad attrarre elettroni (o densit elettronica) verso se stesso.

L'elettronegativit determina come sono distribuiti gli elettroni condivisi tra i due atomi in un legame. Quanto pi un atomo attrae gli elettroni nei suoi legami, tanto maggiore la sua elettronegativit. Gli elettroni in un legame covalente polare vengono spostati verso l'atomo pi elettronegativo; quindi l'atomo pi elettronegativo quello con la carica negativa parziale. Maggiore la differenza di elettronegativit, pi polarizzata la distribuzione degli elettroni e maggiori sono le cariche parziali degli atomi.

Elettronegativit e tavola periodica

1. L'elettronegativit aumenta da sinistra a destra lungo un periodo della tavola periodica e diminuisce lungo un gruppo.
2. I valori di elettronegativit derivati da Pauling seguono gli andamenti periodici prevedibili, con elettronegativit pi elevate verso l'angolo superiore destro della tavola periodica.
3. Pertanto, i non metalli, che si trovano in alto a destra, tendono ad avere elettronegativit pi elevate con il fluoro, l'elemento pi elettronegativo di tutti (EN = 4,0).
4. I metalli tendono ad essere elementi meno elettronegativi e i metalli del gruppo 1 hanno le elettronegativit pi basse.

I gas nobili sono esclusi dall'elenco dell'elettronegativit perch solitamente non condividono gli elettroni con altri atomi poich hanno un guscio di valenza completo. (Sebbene esistano composti di gas nobili come XeO2, possono formarsi solo in condizioni estreme e quindi non rientrano perfettamente nel modello generale dell’elettronegativit.)

Elettronegativit e affinit elettronica

Fare attenzione a non confondere elettronegativit e affinit elettronica. L'affinit elettronica di un elemento una quantit fisica misurabile, vale a dire l'energia rilasciata o assorbita quando un atomo isolato in fase gassosa acquisisce un elettrone, misurata in kJ/mol. L’elettronegativit, d’altra parte, descrive quanto strettamente un atomo attrae gli elettroni in un legame. una quantit adimensionale che viene calcolata, non misurata. Pauling deriv i primi valori di elettronegativit confrontando le quantit di energia richiesta per rompere diversi tipi di legami. Ha scelto una scala relativa arbitraria che va da 0 a 4.

Questo testo adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section: 7.2 Covalent Bonding.

I non metalli formano legami covalenti condividendo gli elettroni. Questi elettroni sono condivisi equamente tra i due atomi, o un atomo attrae gli elettroni più dell'altro? Il modello di Lewis descrive tutti i legami covalenti come elettroni equamente condivisi;tuttavia, questo non è sempre il caso.

Per esempio, se l'azoto gassoso è posto in un campo elettrico, si orienterà equamente fra i poli. Ma quando l'acido cloridrico gassoso, una molecola neutra, viene posto in un campo elettrico, l'idrogeno si orienta verso il catodo e il cloro verso l'anodo, indicando che l'idrogeno ha una carica positiva parziale e il cloro ha una carica negativa parziale. La capacità di un atomo di attrarre elettroni verso se stesso è chiamata elettronegatività.

Si dice quindi che il cloro sia più elettronegativo dell'idrogeno, attirando verso di se gli elettroni condivisi, mentre resiste alla rimozione dei propri elettroni. Questo, tuttavia, non rende il legame ionico. In un legame ionico, gli elettroni vengono trasferiti dai metalli ai non metalli, mentre in HCl gli elettroni sono condivisi in modo non eguo.

La densità elettronica è maggiore sul cloro che sull'atomo di idrogeno, che forma un legame covalente polare. Maggiore è la differenza di elettronegatività fra due atomi, più polare sarà il legame. Pertanto, oltre ai legami covalenti o ionici non polari, i legami covalenti polari si trovano in un'ampia varietà di composti.

Il chimico americano Linus Pauling studiò le energie necessarie per infrangere i legami in molecole come il cloro biatomico o l'idrogeno. Pauling stabilì una scala di elettronegatività basata su dati termochimici, che aiuta a prevedere i tipi di legame. L'elettronegatività è associata all'energia di ionizzazione e all'affinità elettronica degli atomi.

Nella tavola periodica, i valori di elettronegatività aumentano da sinistra a destra:i metalli sono meno elettronegativi rispetto ai non metalli, ad eccezione dei metalli di transizione. Inoltre, i valori di elettronegatività diminuiscono lungo la colonna e con l'aumentare della dimensione atomica, perché gli atomi sono meno in grado di attrarre elettroni a se stessi. Il fluoro, l'elemento più elettronegativo, ha un valore di elettronegatività assegnato arbitrariamente come 3, 98.

Il francio, d'altra parte, è l'elemento meno elettronegativo con un valore di elettronegatività di 0, 7. L'elettronegatività non ha unità;non può essere determinata sperimentalmente.