Elektronegativnost

Ikona poučevalne enote Kaj se boste naučili v tem poglavju?

Izvedeli boste, kaj je elektronegativnost, in se naučili uporabljati Paulingovo skalo elektronegativnosti atomov za razlikovanje med značilnimi vrstami kemijskih vezi med atomi: ionsko, kovalentno polarno in kovalentno nepolarno vezjo.

Spoznali boste tudi, da nam sodobna informacijsko komunikacijska tehnologija omogoča predstaviti porazdelitev nabojev na površini molekul in ionov ter s tem vizualizirati zelo abstraktne kemijske pojme, kot so polarnost, nepolarnost, prebitek pozitivnega in prebitek negativnega naboja.

Morda boste na koncu tega poglavja premagali strah pred urami kemije, ki je največkrat pogojen z nerazumevanjem temeljnih kemijskih pojmov.

Svetujemo vam, da učno enoto predelate večkrat, da boste resnično razčistili vse dvome in razvili globlje razumevanje posredovane vsebine.

Kot predznanje potrebujete le poznavanje simbolov ključnih elementov periodnega sistema, uporabo odštevanja in logičnega sklepanja.

Ikona poučevalne enote Zakaj je poznavanje kemijske vezi pomembno?

Januarja 1986 je svet pretresla novica o nesreči vesoljskega plovila Challenger, ki je 73 sekund po vzletu v zraku eksplodiralo, in na tisoče opazovalcev je bilo nema priča tragične smrti sedmih astronavtov, med njimi tudi učiteljice Kriste McAuliffe, ki naj bi s svojim dosežkom motivirala mlade za naravoslovje in raziskovanje. Obsežna preiskava vzrokov nesreče je pokazala, da je šlo sicer za splet nesrečnih okoliščin, vendar je bil ključni vzrok v strukturnih spremembah na tesnilu, ki je bilo nameščeno v desnem tanku z gorivom. To je le eden izmed mnogih primerov, ki kaže, kako pomembno je poznavanje zgradbe materialov in njihovih lastnosti za našo osebno varnost in lagodno življenje. Zgradbo in lastnosti snovi določa vrsta vezi med gradniki. V tem poglavju boste spoznali, kako lahko poznavanje elektronegativnosti atomov elementov pomaga pri napovedovanju vrste vezi med atomi. Pri odkrivanju prave narave kemijske vezi je odigrala pomembno vlogo kvantna mehanika.

S klikom na besedo kvantna mehanika v besedilu dobite razlago tega pojma v slovenski različici Wikipedije.


Eksplozija Challengerja, Wikipedia

Ikona poučevalne enote Kaj je elektronegativnost?

Pauling, Wikipedia.

Linus Pauling (1901-1994) je bil ameriški znanstvenik in velik humanist, borec za človekove pravice. Je dvakratni dobitnik Nobelevo nagrade; za kemijo in mir. Na osnovi kvantne mehanike je razložil resnično naravo kemijske vezi.

Pojem elektronegativnost (simbol χ) je uvedel L. Pauling in ga opredelil kot moč atoma, da pritegne k sebi elektrone v vezi. Poznanih je več definicij elektronegativnosti. Po Mullikenu je elektronegativnost povprečje ionizacijske energije atoma in njegove elektronske afinitete. Toda največkrat se uporablja skala po Paulingu, kjer so navedene relativne vrednosti za elektronegativnost atomov. Skala je prirejena tako, da je relativna elektronegativnost atoma vodika χ = 2,1. Relativne vrednosti elektronegativnosti atomov po periodah od leve proti desni naraščajo, po skupini pa padajo od zgoraj navzdol. Najbolj elektronegativen je atom fluora, najmanj pa atom francija. Razlike v elektronegativnosti dveh atomov lahko ocenimo z uporabo periodnega sistema, potrebno je le vedeti, kako se elektronegativnost spreminja po periodah in skupinah.

 

IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 09. 11. 2007

 


Ikona poučevalne enote Ionizacijska energija
Za dodatne informacije kliknite na gumb.
Ikona poučevalne enote Elektronska afiniteta
Za dodatne informacije kliknite na gumb.
Ikona poučevalne enote Ocenite razlike v elektronegativnosti dvojic atomov.

Uporabite periodni sistem in rešite nalogo. Upoštevajte, da elektronegativnost po periodah narašča z leve na desno, po skupinah pa pada od zgoraj navzdol.

Ste uspeli pravilno razvrstiti dvojice atomov po padajoči razliki v elektronegativnosti? Če niste, si oglejte rešitev.


Ikona poučevalne enote Paulingova skala elektronegativnosti

Natančneje lahko opredelimo razlike v elektronegativnosti, če uporabimo Paulingovo skalo. S pomočjo Paulingove skale elektronegativnosti (desno spodaj) dopolnite manjkajoče vrednosti. Pri navajanju vrednosti za elektronegativnost uporabljajte decimalno vejico in ne decimalne pike, kot je to označeno v Paulingovi skali.

Elektronegativnost atoma natrija je: .

Za večji prikaz skale kliknite na skalo.
Elektronegativnost atoma klora je: .
Elektronegativnost atoma kisika je: .
Elektronegativnost atoma magnezija je: .
Elektronegativnost atoma aluminija je: .
  

Ikona poučevalne enote Razvrščanje atomov po elektronegativnosti

Razvrstite elemente po padajoči vrednosti za elektronegativnost njihovih atomov.

Elementi: žveplo, cezij, litij, fosfor, klor (uporabljajte simbole elementov)!

, , , ,

  

Ikona poučevalne enote Razvrščanje atomov po elektronegativnosti

Razvrstite elemente po rastoči vrednosti elektronegativnosti njihovih atomov.

Elementi: ogljik, vodik, kisik, kalij, fluor (uporabljajte simbole elementov)!

, , , ,

  

Ikona poučevalne enote Ocena prevladujoče narave vezi med atomoma

Pri določanju prevladujoče narave kemijske vezi med dvema atomoma, ki tvorita vez, si pomagamo s pravili.

Pravila:

1. če je razlika elektronegativnosti dveh atomov v vezi manjša kot 0,4 prevladuje nepolarna kovalenta vez,

2. če je razlika elektronegativnosti dveh atomov v vezi večja od 1,7 prevladuje ionska vez,

3. če je razlika elektronegativnosti dveh atomov v vezi med 0,4 in 1,7 prevladuje polarna kovalentna vez,

4. elektronski par v vezi je vedno premaknjen k atomu, ki je bolj elektronegativen.


Ikona poučevalne enote Določanje vrste vezi

Izračunajte razliko v elektronegativnosti med atomoma kalcija in broma ter določite prevladujočo naravo kemijske vezi.

Pri navajanju vrednosti za elektronegativnost uporabljajte decimalno vejico in ne decimalne pike.

Elektronegativnost Ca je: .

Elektronegativnost Br je: .

Razlika je: .

Elektronski par je na  atomu: .

Prevladujoča narava vezi je: .

  

Ikona poučevalne enote Določanje vrste vezi

Dopolnite stavke. Kot pomoč uporabljajte Paulingovo skalo. (Kliknite!)

1. Vez med atomoma kisika in žvepla je polarna .

2. Vez med atomoma ogljika in vodika je    kovalentna.

3. Elektronski par v vezi vodik - kisik je premaknjen k atomu .

4. Vez med atomoma kalija in kisika je .

  

Ikona poučevalne enote Poglabljanje razumevanja

Kliknite na sliko za prikaz animacije.

Porazdeliteve elektronske gostote (elektrostatičnega potenciala) na površini modela molekule HCl.
Posledica razlik v elektronegativnosti atomov je nesimetrična ali simetrična porazdelitev nabojev na atomih v molekuli. Porazdelitev nabojev na površini molekule lahko prikažemo z elektrostatičnim potencialom. Globlji pomen elektrostatičnega potenciala boste spoznali tisti, ki se boste odločili za študij kemije. Poenostavljeno ga lahko opredelimo kot prikaz porazdelitve gostote elektronov na površini molekule, ki jo ob pomoči računalniške grafike vizualiziramo. Rdeča barva pomeni vedno negativni elektrostatični potencial, modra pa pozitivni elektrostatični potencial. Na modelu molekule vodikovega klorida vidimo, da je na modelu atoma vodika (manjša kroglica) barva modra, ob modelu atoma klora pa rdeča. To pomeni, da je v molekuli vodikovega klorida na atomu vodika prebitek pozitivnega naboja (d +), na atomu klora je prebitek negativnega naboja (d -). S klikom na sliko bo aktivna animacija, ki razloži, zakaj ravno taka porazdelitev nabojev na molekuli vodikovega klorida. Oglejte si animacijo in razmislite, kaj predstavlja. Preverite ustreznost razmisleka.
Ikona vprašanja poučevalne enote Preverite razumevanje pojmov

1. Katera trditev je pravilna?

       
Atom silicija je manj elektronegativen kot atom magnezija.
Atom fluora je najbolj elektronegativen atom v periodnem sistemu.
Prevladujoča narava vezi med atomoma ogljika in klora je  nepolarna kovalentna vez.

2. Dobro poglejte sliko, ki prikazuje elektrostatični potencial oz. razporeditev elektronske gostote na površini modela molekule vode in poiščite pravilno trditev.

  
Na atomu kisika je elektrostatični potencial pozitiven.
Na obeh atomih vodika je elektrostatični potencial pozitiven.
Na atomu kisika je delni pozitivni naboj.
Na obeh atomih vodika je delni negativni naboj.

Ocenite svoje znanje
1. Kaj je elektronegativnost?

Energija, ki se sprosti, ko en mol atomov sprejme en mol elektronov.
Energija, ki jo moramo dovesti, da enemu molu atomov odvzamemo valenčne elektrone.
Lastnost atoma v vezi, da pritegne vezni elektronski par.

2. Kakšna vrsta vezi bo prevladovala med atomoma žvepla in kisika?

Ionska.
Nepolarna kovalentna.
Polarna kovalentna.

3. Kateri od naštetih atomov je najbolj elektronegativen?

Klor.
Kisik.
Bor.
Magnezij.

4. Razlika v elektronegativnosti med atomoma cezija in joda je 1,87. PrevladujKoča narava vezi je:

Kovalentna polarna.
Ionska.
Kovalentna nepolarna.

5. Slika prikazuje elektrostatični potencial (razporediitev elektronske gostote) na površini modela molekule CH3Br. Na katerih atomih je elektrostatični potencial izrazito pozitiven?


Na atomu broma.
Na atomu ogljika.
Na atomih vodika.