Elektronegativitas: skala, variasi, utilitas, dan contoh
Elektronegativitas adalah sifat periodik relatif yang menyangkut kemampuan atom untuk menarik kerapatan elektronik dari lingkungan molekulnya. Ini adalah kecenderungan sebuah atom untuk menarik elektron ketika ia terikat pada sebuah molekul. Ini tercermin dalam perilaku banyak senyawa dan bagaimana mereka saling berinteraksi satu sama lain.
Tidak semua elemen menarik elektron dari atom yang berdekatan dalam ukuran yang sama. Dalam kasus mereka yang menghasilkan kerapatan elektronik dengan mudah, mereka dikatakan elektropositif, sementara mereka yang "menutupi" diri mereka dengan elektron bersifat elektronegatif . Ada banyak cara untuk menjelaskan dan mengamati properti ini (atau konsep).
Sebagai contoh, dalam peta potensi elektrostatik untuk molekul (seperti klor dioksida pada gambar di atas, ClO 2 ) efek dari elektronegativitas berbeda untuk atom klorin dan oksigen diamati.
Warna merah menunjukkan daerah molekul yang kaya elektron, δ-, dan warna biru yang miskin elektron, δ +. Dengan demikian, setelah serangkaian perhitungan komputasi, jenis peta ini dapat dibuat; banyak dari mereka menunjukkan hubungan langsung antara lokasi atom elektronegatif dan δ-.
Ini juga dapat divisualisasikan sebagai berikut: dalam suatu molekul, transit elektron lebih mungkin terjadi di sekitar atom yang lebih elektronegatif. Untuk alasan inilah bahwa untuk ClO 2 atom oksigen (bola merah) dikelilingi oleh awan merah, sedangkan atom klor (bola hijau) dari awan kebiru-biruan.
Definisi elektronegativitas tergantung pada pendekatan yang diberikan kepada fenomena, ada beberapa skala yang mempertimbangkannya dari aspek-aspek tertentu. Namun, semua skala memiliki kesamaan bahwa mereka didukung oleh sifat intrinsik atom.
Skala keelektronegatifan
Elektronegativitas bukanlah sifat yang dapat dikuantifikasi juga tidak memiliki nilai absolut. Mengapa Karena kecenderungan sebuah atom untuk menarik kerapatan elektronik ke arah itu tidak sama di semua senyawa. Dengan kata lain: elektronegativitas bervariasi tergantung pada molekulnya.
Jika, untuk molekul ClO 2, atom Cl digantikan oleh atom N, maka kecenderungan O untuk menarik elektron juga akan berubah; itu bisa meningkat (membuat awan lebih merah) atau mengurangi (kehilangan warna). Perbedaannya terletak pada ikatan NO terbentuk yang baru, untuk memiliki molekul ONO (nitrogen dioksida, NO 2 ).
Karena keelektronegatifan atom tidak sama untuk semua lingkungan molekulernya, maka perlu untuk mendefinisikannya dalam hal variabel lain. Dengan cara ini, kami memiliki nilai yang berfungsi sebagai referensi dan yang memungkinkan kami untuk memprediksi, misalnya, jenis ikatan yang terbentuk (ionik atau kovalen).
Skala Pauling
Ilmuwan besar dan pemenang dua hadiah Nobel, Linus Pauling, mengusulkan pada tahun 1932 bentuk kuantitatif (terukur) dari elektronegatif yang dikenal sebagai skala Pauling. Di dalamnya, keelektronegatifan dua elemen, A dan B, yang membentuk ikatan, terkait dengan energi ekstra yang terkait dengan karakter ionik dari ikatan AB.
Bagaimana ini? Secara teoritis, ikatan kovalen adalah yang paling stabil, karena distribusi elektronnya antara dua atom adalah setara; yaitu untuk molekul AA dan BB, kedua atom berbagi pasangan elektron dari ikatan dengan cara yang sama. Namun, jika A lebih elektronegatif, maka pasangan itu akan lebih dari A daripada B.
Dalam hal ini, AB tidak lagi sepenuhnya kovalen, walaupun jika keelektronegatifannya tidak banyak berbeda, dapat dikatakan bahwa ikatannya memiliki karakter kovalen yang tinggi. Ketika ini terjadi, ikatan mengalami ketidakstabilan kecil dan memperoleh energi ekstra sebagai produk dari perbedaan keelektronegatifan antara A dan B.
Semakin besar perbedaan ini, semakin tinggi kekuatan tautan AB, dan akibatnya semakin besar karakter ionik tautan tersebut.
Skala ini mewakili yang paling banyak digunakan dalam kimia, dan nilai-nilai keelektronegatifan muncul dari penugasan nilai 4 untuk atom fluor. Dari sana mereka dapat menghitung elemen-elemen lainnya.
Skala mulliken
Sementara skala Pauling berkaitan dengan energi yang terkait dengan tautan, skala Robert Mulliken lebih terkait dengan dua sifat periodik lainnya: energi ionisasi (EI) dan afinitas elektronik (AE).
Dengan demikian, elemen dengan nilai EI dan AE yang tinggi sangat elektronegatif, dan karenanya, akan menarik elektron dari lingkungan molekulnya.
Mengapa Karena EI mencerminkan betapa sulitnya untuk "menarik" elektron eksternal, dan AE seberapa stabil anion terbentuk dalam fase gas. Jika kedua sifat memiliki magnitudo tinggi, maka unsurnya adalah "kekasih" elektron.
Keelektronegatifan Mulliken dihitung dengan rumus berikut:
Χ M = ½ (EI + AE)
Artinya, χ M sama dengan nilai rata-rata EI dan AE.
Namun, tidak seperti skala Pauling yang bergantung pada atom mana yang membentuk ikatan, ini terkait dengan sifat-sifat keadaan valensi (dengan konfigurasi elektroniknya yang lebih stabil).
Kedua skala menghasilkan nilai elektronegativitas yang sama untuk unsur-unsur dan kira-kira terkait dengan pembalikan berikut:
Χ P = 1, 35 (Χ M ) 1/2 - 1, 37
Baik X M dan X P adalah nilai tanpa dimensi; yaitu, mereka kekurangan unit.
Skala AL Allred dan E.Rochow
Ada skala elektronegativitas lain, seperti Sanderson dan Allen. Namun, yang mengikuti dua yang pertama adalah skala Allred dan Rochow (χ AR ). Kali ini didasarkan pada muatan nuklir efektif yang dialami elektron pada permukaan atom. Oleh karena itu, ini berkaitan langsung dengan kekuatan inti dan efek layar yang menarik.
Bagaimana elektronegativitas berbeda dalam tabel periodik?
Terlepas dari skala atau nilai yang Anda miliki, elektronegativitas meningkat dari kanan ke kiri untuk suatu periode, dan dari bawah ke atas dalam kelompok. Dengan demikian, itu meningkat menuju diagonal kanan atas (tanpa menghitung helium) sampai bertemu fluoride.
Pada gambar di atas Anda dapat melihat apa yang baru saja dikatakan. Keelektronegatifan Pauling diekspresikan dalam tabel periodik sesuai dengan warna sel. Karena fluor adalah yang paling elektronegatif, ia sesuai dengan warna ungu yang lebih menonjol, sedangkan dengan warna yang lebih tidak elektronegatif (atau elektropositif) lebih gelap.
Juga dapat diamati bahwa kepala-kepala kelompok (H, Be, B, C, dll.) Memiliki warna-warna yang lebih terang, dan ketika Anda turun melalui kelompok unsur-unsur lainnya menjadi lebih gelap. Kenapa ini? Jawabannya sekali lagi adalah dalam sifat EI, AE, Zef (muatan nuklir efektif) dan dalam jari-jari atom.
Atom dalam molekul
Atom-atom individu memiliki muatan nuklir nyata Z dan elektron eksternal mengalami muatan nuklir yang efektif karena efek perisai.
Saat bergerak melalui suatu periode, Zef bertambah sedemikian rupa sehingga atom berkontraksi; yaitu, jari-jari atom berkurang selama suatu periode.
Ini membawa konsekuensi bahwa, pada saat menghubungkan atom dengan atom lain, elektron "akan mengalir" ke arah atom dengan Zef yang lebih besar. Juga, ini memberikan karakter ionik pada tautan jika ada kecenderungan elektron untuk menuju atom. Ketika ini tidak terjadi, kita berbicara tentang ikatan kovalen yang dominan.
Untuk alasan ini elektronegativitas bervariasi sesuai dengan jari-jari atom, Zef, yang pada gilirannya terkait erat dengan EI dan AE. Semuanya adalah sebuah rantai.
Untuk apa ini?
Untuk apa elektronegativitas itu? Pada prinsipnya untuk menentukan apakah suatu senyawa biner adalah kovalen atau ionik. Ketika perbedaan dalam keelektronegatifan sangat tinggi (pada laju 1, 7 unit atau lebih) senyawa dikatakan ionik. Juga, berguna untuk membedakan dalam suatu struktur di mana daerah-daerah mungkin akan terkaya dalam elektron.
Dari sini, dapat diprediksi mekanisme atau reaksi apa yang mungkin dialami senyawa tersebut. Di daerah elektron yang buruk, δ +, ada kemungkinan bahwa spesies bermuatan negatif bekerja dengan cara tertentu; dan di daerah yang kaya elektron, atom-atomnya dapat berinteraksi dengan cara yang sangat spesifik dengan molekul lain (interaksi dipol-dipol).
Contoh (klorin, oksigen, natrium, fluor)
Apa nilai-nilai elektronegativitas untuk atom klor, oksigen, natrium, dan fluorin? Setelah fluoride, siapa yang paling elektronegatif? Menggunakan tabel periodik diamati bahwa natrium memiliki warna ungu gelap, sedangkan warna untuk oksigen dan klorin secara visual sangat mirip.
Nilai-nilai elektronegativitas untuk skala Pauling, Mulliken dan Allred-Rochow adalah:
Na (0, 93, 1.21, 1.01).
O (3, 44, 3, 22, 3, 50).
Cl (3.16, 3.54, 2.83).
F (3.98, 4.43, 4.10).
Perhatikan bahwa dengan nilai numerik ada perbedaan antara negatif oksigen dan klorin.
Menurut skala Mulliken, klorin lebih elektronegatif daripada oksigen, tidak seperti skala Pauling dan Allred-Rochow. Perbedaan elektronegativitas antara kedua elemen ini bahkan lebih jelas menggunakan skala Allred-Rochow. Dan akhirnya, fluorin terlepas dari skala yang dipilih adalah yang paling elektronegatif.
Oleh karena itu, di mana ada atom F dalam molekul itu berarti ikatan akan memiliki karakter ionik yang tinggi.
