Back to chapter

9.7:

Elektronegativität

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Electronegativity

Languages

Share

Nichtmetalle bilden kovalente Bindungen, indem sie sich Elektronen teilen. Aber werden diese Elektronen gleichmäßig auf beide Atome verteilt, oder zieht ein Atom die Elektronen mehr als das andere an? Das Lewis-Modell stellt alle kovalenten Bindungen als zu gleichen Teilen geteilte Elektronen dar;dies ist jedoch nicht immer der Fall.Wenn beispielsweise gasförmiger Stickstoff in ein elektrisches Feld gebracht wird, richtet er sich gleichmäßig zwischen den Polen aus. Wenn jedoch gasförmiger Chlorwasserstoff, ein neutrales Molekül, in ein elektrisches Feld gebracht wird, richtet sich der Wasserstoff zur Kathode und das Chlor zur Anode aus, was anzeigt, dass Wasserstoff eine teilweise positive Ladung und Chlor eine teilweise negative Ladung hat. Die Fähigkeit eines Atoms, Elektronen anzuziehen, wird Elektronegativität genannt.Chlor soll also elektronegativer als Wasserstoff sein, indem es die gemeinsamen Elektronen zu sich selbst zieht, während es sich dem Ablösen seiner eigenen Elektronen widersetzt. Dadurch wird die Bindung jedoch nicht ionisch. Bei einer ionischen Bindung werden Elektronen von Metallen auf Nichtmetalle übertragen, während bei HCl die Elektronen ungleichmäßig verteilt sind.Die Elektronendichte ist am Chlor höher als am Wasserstoffatom, wodurch eine polare kovalente Bindung entsteht. Je größer der Unterschied in der Elektronegativität zwischen zwei Atomen ist, desto polarer ist die Bindung. Daher finden sich neben unpolaren kovalenten oder ionischen Bindungen auch polare kovalente Bindungen in einer Vielzahl von Verbindungen.Der amerikanische Chemiker Linus Pauling untersuchte die Energien, die erforderlich sind, um Bindungen in Molekülen wie zweiatomigem Chlor oder Wasserstoff aufzubrechen. Er stellte auf der Grundlage thermochemischer Daten eine Elektronegativitätsskala auf, die zur Vorhersage von Bindungstypen beiträgt. Die Elektronegativität ist mit der Ionisationsenergie und der Elektronenaffinität der Atome verbunden.Im Periodensystem nehmen die Elektronegativitätswerte von links nach rechts zu Metalle sind im Vergleich zu Nichtmetallen weniger elektronegativ, mit Ausnahme von Übergangsmetallen. Zusätzlich nehmen die Elektronegativitätswerte in der Spalte nach unten und mit zunehmender Atomgröße ab, da die Atome weniger in der Lage sind, Elektronen an sich zu ziehen. Fluor, das elektronegativste Element, hat den willkürlich zugewiesenen Elektronegativitätswert von 3, 98.Francium hingegen ist das am wenigsten elektronegative Element mit einem Elektronegativitätswert von 0, 7. Die Elektronegativität hat keine Einheit;sie kann nicht experimentell bestimmt werden.

9.7:

Elektronegativität

Whether a bond is nonpolar or polar covalent is determined by a property of the bonding atoms called electronegativity. 

Electronegativity values of the elements were proposed by one of the most famous chemists of the twentieth century: Linus Pauling. Pauling investigated the energies required to break bonds in heteronuclear molecules such as hydrogen and fluoride. Based on the values, he proposed that the energy required to break a bond will be the average of bond energies of H2 (436 kJ/mol) and F2 (155 kJ/mol), i.e., 296 kJ/mol. However, the experimentally obtained bond energy of HF is 565 kJ/mol, which is much higher than the predicted value. To account for this difference, Pauling suggested that the bond must have an ionic character, which is determined by the concept of electronegativity. 

Electronegativity is a measure of the tendency of an atom to attract electrons (or electron density) towards itself. 

Electronegativity determines how the shared electrons are distributed between the two atoms in a bond. The more strongly an atom attracts the electrons in its bonds, the larger its electronegativity. Electrons in a polar covalent bond are shifted toward the more electronegative atom; thus, the more electronegative atom is the one with the partial negative charge. The greater the difference in electronegativity, the more polarized the electron distribution and the larger the partial charges of the atoms.

Electronegativity and the Periodic Table

  • Electronegativity increases from left to right across a period in the periodic table and decreases down a group. 
  • The electronegativity values derived by Pauling follow predictable periodic trends, with the higher electronegativities toward the upper right of the periodic table.
  • Thus, the nonmetals, which lie in the upper right, tend to have the highest electronegativities, with fluorine the most electronegative element of all (EN = 4.0). 
  • Metals tend to be less electronegative elements, and the group 1 metals have the lowest electronegativities. 
  • Noble gases are excluded from the electronegativity list because these atoms usually do not share electrons with other atoms since they have a full valence shell. (While noble gas compounds such as XeO2 do exist, they can only be formed under extreme conditions, and thus they do not fit neatly into the general model of electronegativity.)

Electronegativity versus Electron Affinity

Be careful not to confuse electronegativity and electron affinity. The electron affinity of an element is a measurable physical quantity, namely, the energy released or absorbed when an isolated gas-phase atom acquires an electron, measured in kJ/mol. Electronegativity, on the other hand, describes how tightly an atom attracts electrons in a bond. It is a dimensionless quantity that is calculated, not measured. Pauling derived the first electronegativity values by comparing the amounts of energy required to break different types of bonds. He chose an arbitrary relative scale ranging from 0 to 4.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section: 7.2 Covalent Bonding.