"Химия (изд. Астрель)", Оржековский П.А., Мещерякова Л.М. и др.
Электроотрицательность показывает, насколько атом притягивает общую электронную пару в химической связи. По шкале Полинга её выражают относительным безразмерным числом и сравнивают у разных элементов. Зная значения ЭО, можно определить направление смещения электронной пары, частичные заряды и полярность связи. В периоде ЭО обычно возрастает слева направо, а в группе уменьшается сверху вниз; самое высокое значение имеет фтор.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электроотрицательность — способность атома химического элемента притягивать к себе общую электронную пару в химической связи. Обычно её обозначают χ. Это понятие помогает понять, какой атом сильнее влияет на электроны связи.
Относительная электроотрицательность — безразмерная числовая характеристика электроотрицательности атома, которую сравнивают со значениями других элементов. Она не имеет единиц измерения, потому что показывает не абсолютную величину, а положение элемента на сравнительной шкале. По ней можно установить направление смещения электронов.
Шкала Полинга — шкала относительных значений электроотрицательности, построенная на основе энергий химических связей. Л. Полинг сопоставил прочность связей разных атомов и получил удобные числа для сравнения. В этой шкале фтор имеет значение около 3,98.
Разность электроотрицательностей — величина Δχ, показывающая различие ЭО атомов в связи и помогающая оценить её полярность. Её находят по формуле Δχ = |χ₁ − χ₂|. Чем больше разность, тем заметнее общая электронная пара смещена к одному из атомов.
Электроотрицательность относят к атому в составе химической связи, потому что именно там атом притягивает общую электронную пару. Изолированный атом не делит электроны с другим атомом, поэтому сравнивать его способность притягивать общую пару в такой ситуации нельзя. Следовательно, ЭО характеризует поведение атома во взаимодействии, а не отдельный заряд свободной частицы.
Л. Полинг связал ЭО с энергиями связей: если связь между разными атомами оказывается прочнее, чем можно ожидать по связям одинаковых атомов, это объясняется дополнительным притяжением общей пары. На этой основе атомам присвоили числовые значения. Числа шкалы относительны: они нужны для сравнения, а не выражают энергию в джоулях.
В периоде при движении слева направо растёт эффективный заряд ядра, то есть притяжение, которое испытывают внешние электроны с учётом экранирования внутренними электронами. Число электронных слоёв при этом почти не меняется, поэтому радиус атома обычно уменьшается. Внешняя электронная пара оказывается ближе к ядру и сильнее притягивается, поэтому ЭО возрастает.
В группе сверху вниз появляются новые электронные слои, а радиус атома увеличивается. Внутренние электроны сильнее экранируют внешние от ядра, поэтому притяжение общей пары ослабевает. По этой причине ЭО обычно уменьшается от верхних элементов группы к нижним.
Для определения полярности сравнивают χ атомов: пара смещается к тому, у кого значение больше. Этот атом обозначают δ−, а другой — δ+, если связь полярная. Фтор имеет наибольшую ЭО, потому что его атом мал, ядро сильно притягивает внешние электроны, а до завершения внешнего слоя не хватает одного электрона.
| Объект | Примеры значений ЭО | Изменение ЭО | Причина изменения |
|---|---|---|---|
| Элементы 2-го периода: Li, Be, B, C, N, O, F | Li — 0,98; C — 2,55; N — 3,04; O — 3,44; F — 3,98 | Возрастает слева направо | Увеличение эффективного заряда ядра и уменьшение атомного радиуса |
| Элементы 3-го периода: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl | Na — 0,93; Mg — 1,31; Si — 1,90; Cl — 3,16 | Возрастает слева направо | Увеличение эффективного заряда ядра при близком числе электронных слоёв |
| Элементы одной группы: Li–Na–K или F–Cl–Br–I | Li — 0,98; Na — 0,93; F — 3,98; Cl — 3,16 | Уменьшается сверху вниз | Увеличение радиуса атома и экранирования ядра |
| Типичные крайние значения | Фтор — около 3,98; щелочные металлы — около 0,7–1,0 | Наибольшая ЭО у F, малая — у щелочных металлов | Положение элемента в периодической системе и строение атома |
Пользуясь таблицей, сначала найдите элементы и сравните их значения ЭО. Если элементы находятся в одном периоде, обычно большее значение будет у расположенного правее, а в одной группе — у расположенного выше. Затем можно вычислить Δχ и определить полярность связи.
Условие: χ(Na) = 0,93, χ(Cl) = 3,16. Нужно сравнить значения и определить направление смещения пары.
Ответ: электроотрицательность хлора выше; электронная пара смещается к хлору, связь полярна.
Условие: χ(H) = 2,20, χ(Cl) = 3,16. Требуется найти Δχ и расставить частичные заряды.
Ответ: Δχ = 0,96; полюса связи: Hδ+–Clδ−.
Условие: χ(C) = 2,55, χ(H) = 2,20, χ(N) = 3,04, χ(O) = 3,44. Полярность сравним по Δχ.
Ответ: C–H, N–H, C–O.
Считать электроотрицательность зарядом атома. Ошибка возникает из-за слов «притягивать электроны», но ЭО — безразмерная способность, а не величина заряда. Проверьте себя: у ЭО нет знака δ и единиц измерения, а частичные заряды появляются уже при анализе конкретной связи.
Путать электроотрицательность с энергией ионизации. Обе характеристики связаны с электронами, поэтому их легко смешать. ЭО описывает общую пару в связи, а энергия ионизации — удаление электрона из изолированного атома; спросите себя, идёт ли речь о связи или о превращении атома в ион.
Неверно указывать направление изменения ЭО. Иногда запоминают только рост заряда ядра и забывают о радиусе и электронных слоях. Проверьте правило по таблице: в периоде ЭО обычно растёт слева направо, а в группе уменьшается сверху вниз.
Определять полярность только по положению элемента. Положение даёт предварительную подсказку, но для связи нужны два атома и их значения χ. Сначала вычислите или сравните Δχ, затем направьте пару к атому с большей ЭО.
Для изучения ЭО нужны знания о строении атома, периодическом законе и периодической системе. Также необходимо понимать химическую связь и общую электронную пару, иначе направление её смещения будет трудно объяснить.
ЭО помогает изучать ковалентную полярную связь, диполи и полярность молекул. Она также полезна для понимания направления многих химических реакций.
Значения ЭО используют при объяснении степеней окисления, свойств оксидов и гидридов, а также различий между ионными и ковалентными связями.
Почему электроотрицательность не измеряют в единицах?
Электроотрицательность по шкале Полинга является сравнительной характеристикой, а не измеряемой физической величиной вроде массы или длины. Число показывает, насколько сильнее один атом притягивает общую электронную пару по сравнению с другими атомами.
Почему фтор является самым электроотрицательным элементом?
У атома фтора небольшой радиус, поэтому связь электронов с ядром сильная. При этом до заполнения внешнего электронного слоя ему не хватает всего одного электрона, поэтому фтор особенно сильно притягивает общую электронную пару.
Чем электроотрицательность отличается от энергии ионизации?
Электроотрицательность описывает притяжение общей электронной пары атомом в химической связи. Энергия ионизации показывает, сколько энергии нужно затратить, чтобы удалить электрон из изолированного атома.
Как по значениям ЭО определить, какой атом получает частичный отрицательный заряд?
Сравните электроотрицательности атомов, образующих связь. Общая электронная пара смещается к атому с большей ЭО, поэтому он получает частичный отрицательный заряд δ−, а второй атом — частичный положительный заряд δ+.
Можно ли по одной только разности ЭО точно определить тип химической связи?
Разность ЭО помогает оценить полярность связи и предположить, насколько в ней выражен ионный характер. Однако границы между типами связей условны, поэтому для точного вывода учитывают также строение веществ и свойства атомов.
2. Относительная электроотрицательность (ЭО) химический элементов (по Л. Полингу)
