Elektronegatywność i liczba utlenienia

Elektronegatywność jest tendencją atomu/cząsteczki do przyciągania elektronów; liczba utlenienia jest wskaźnikiem jego środowiska wiązania.

Elektronegatywność

Elektronegatywność jest właściwością, która opisuje tendencję atomu do przyciągania elektronów (lub gęstość elektronów) do siebie. Na elektronegatywność atomu ma wpływ zarówno jego liczba atomowa, jak i rozmiar atomu. Im wyższa elektronegatywność, tym bardziej dany pierwiastek przyciąga elektrony. Przeciwieństwem elektronegatywności jest elektropozytywność, która jest miarą zdolności elementu do oddawania elektronów.

Elektronegatywność nie jest bezpośrednio mierzona, ale zamiast tego jest obliczana na podstawie eksperymentalnych pomiarów innych właściwości atomowych lub molekularnych. Kilka metod obliczeniowych zostały zaproponowane, i chociaż mogą istnieć niewielkie różnice w wartościach liczbowych obliczonych wartości elektronegatywności, wszystkie metody pokazują ten sam trend okresowy wśród elementów.

Elektronegatywność, jak to jest zwykle obliczane, nie jest ściśle właściwością atomu, ale raczej właściwością atomu w cząsteczce. Właściwości wolnego atomu obejmują energię jonizacji i powinowactwo elektronowe. Oczekuje się, że elektronegatywność elementu będzie się różnić w zależności od jego środowiska chemicznego, ale zwykle uważa się, że jest to właściwość przenośna, to znaczy, że podobne wartości będą ważne w różnych sytuacjach.

Na najbardziej podstawowym poziomie, elektronegatywność jest określona przez czynniki takie jak ładunek jądrowy i liczba/lokalizacja innych elektronów obecnych w powłokach atomowych. Ładunek jądrowy jest ważny, ponieważ im więcej protonów ma atom, tym bardziej „przyciąga” on ujemne elektrony. Gdzie elektrony są w przestrzeni jest czynnikiem przyczyniającym się do tego, ponieważ im więcej elektronów ma atom, tym dalej od jądra będą elektrony walencyjne i w rezultacie będą one doświadczać mniej pozytywnego ładunku; jest to spowodowane ich zwiększoną odległością od jądra, i ponieważ inne elektrony w niżej energetycznych orbitalach rdzenia będą działać, aby osłonić elektrony walencyjne od dodatnio naładowanego jądra.

Najczęściej używana metoda obliczania elektroujemności została zaproponowana przez Linusa Paulinga. Metoda ta daje wielkość bezwymiarową, zwaną potocznie skalą Paulinga, o zakresie od 0,7 do 4. Jeśli spojrzymy na układ okresowy bez gazów obojętnych, to elektronegatywność jest największa w prawym górnym rogu, a najmniejsza w lewym dolnym.

Elektronegatywność pierwiastków: Elektronegatywność jest największa w prawym górnym rogu tabeli, a najmniejsza w lewym dolnym.

Więc, fluor (F) jest najbardziej elektronegatywnym z pierwiastków, podczas gdy wapń (Fr) jest najmniej elektronegatywny.

Liczby utlenienia

Powszechnie uważa się, że jedna wartość elektronegatywności jest ważna dla większości sytuacji wiązania, w których może znaleźć się dany atom. Chociaż to podejście ma zaletę prostoty, jest jasne, że elektronegatywność elementu nie jest niezmienną właściwością atomu; raczej, można myśleć o niej jako zależnej od wielkości zwanej „liczbą utlenienia” elementu.

Jednym ze sposobów charakteryzowania atomów w cząsteczce i śledzenia elektronów jest przypisywanie liczb utlenienia. Liczba utlenienia jest ładunkiem elektrycznym, jaki miałby atom, gdyby elektrony wiązania były przypisane wyłącznie do bardziej elektroujemnego atomu, i może zidentyfikować, który atom jest utleniany, a który redukowany w procesie chemicznym. Sześć zasad może być stosowany podczas przypisywania liczb utleniania:

1. Liczba utleniania elementu w jego naturalnym stanie (tj. jak to jest znaleźć w przyrodzie) jest zero. Na przykład, wodór w H2, tlen w O2, azot w N2, węgiel w diamencie, itp. mają liczby utlenienia zero.
2. W związkach jonowych, ładunek jonowy atomu jest jego oxidation number.
3. Suma liczb utlenienia wszystkich atomów w jonie lub cząsteczki jest równa jego ładunku netto.
4. W związkach z niemetali, liczba utlenienia wodoru jest +1. Jednakże, gdy wodór jest związany z metalem, jego liczba utleniania zmniejsza się do -1, ponieważ metal jest bardziej elektropozytywne, lub mniej elektronegatywny, element.
5. Tlen jest przypisana liczba utleniania -2 w większości związków. Jednakże, istnieją pewne wyjątki. W nadtlenkach (O22-), takich jak nadtlenek wodoru (H2O2), liczba utleniania tlenu wynosi -1. W difluorku tlenu (OF2) liczba utlenienia tlenu wynosi +2, natomiast w difluorku ditlenku (O2F2) tlenowi przypisuje się liczbę utlenienia +1, ponieważ fluor jest bardziej elektroujemnym pierwiastkiem w tych związkach, więc przypisuje mu się liczbę utlenienia -1.
6. Atom o wyższej elektroujemności, zazwyczaj pierwiastkom niemetalicznym, przypisuje się ujemną liczbę utlenienia, natomiast drugiemu atomowi, który często, ale niekoniecznie, jest pierwiastkiem metalicznym, przypisuje się dodatnią liczbę utlenienia.

.