Electronegativitatea și numărul de oxidare

Electronegativitatea este tendința unui atom/moleculă de a atrage electroni; numărul de oxidare este un indicator al mediului de legare al acestuia.

Electronegativitatea

Electronegativitatea este o proprietate care descrie tendința unui atom de a atrage electronii (sau densitatea de electroni) spre el însuși. Electronegativitatea unui atom este influențată atât de numărul său atomic, cât și de dimensiunea atomului. Cu cât electronegativitatea este mai mare, cu atât un element atrage mai mulți electroni. Opusul electronegativității este electropozitivitatea, care este o măsură a capacității unui element de a dona electroni.

Electronegativitatea nu se măsoară direct, ci se calculează pe baza măsurătorilor experimentale ale altor proprietăți atomice sau moleculare. Au fost propuse mai multe metode de calcul și, deși pot exista mici diferențe în valorile numerice ale valorilor calculate ale electronegativității, toate metodele arată aceeași tendință periodică între elemente.

Electronegativitatea, așa cum este calculată de obicei, nu este strict o proprietate a unui atom, ci mai degrabă o proprietate a unui atom dintr-o moleculă. Proprietățile unui atom liber includ energia de ionizare și afinitatea electronică. Este de așteptat ca electronegativitatea unui element să varieze în funcție de mediul său chimic, dar, de obicei, este considerată a fi o proprietate transferabilă; adică, valori similare vor fi valabile într-o varietate de situații.

La nivelul cel mai elementar, electronegativitatea este determinată de factori cum ar fi sarcina nucleară și numărul/locația altor electroni prezenți în învelișurile atomice. Sarcina nucleară este importantă deoarece cu cât un atom are mai mulți protoni, cu atât mai multă „atracție” va avea asupra electronilor negativi. Locul în care se află electronii în spațiu este un factor care contribuie, deoarece cu cât un atom are mai mulți electroni, cu atât mai departe de nucleu se vor afla electronii de valență și, ca urmare, aceștia vor avea o sarcină pozitivă mai mică; acest lucru se datorează distanței crescute față de nucleu și pentru că ceilalți electroni din orbitalii de nucleu cu energie mai mică vor acționa pentru a proteja electronii de valență de nucleul încărcat pozitiv.

Metoda de calcul a electronegativității cea mai frecvent utilizată a fost propusă de Linus Pauling. Această metodă produce o mărime adimensională, denumită în mod obișnuit scara Pauling, cu un interval de la 0,7 la 4. Dacă privim tabelul periodic fără gazele inerte, electronegativitatea este cea mai mare în dreapta sus și cea mai mică în stânga jos.

Electronegativitatea elementelor: Electronegativitatea este cea mai mare în dreapta sus a tabelului și cea mai mică în stânga jos.

În consecință, fluorul (F) este cel mai electronegativ dintre elemente, în timp ce franciul (Fr) este cel mai puțin electronegativ.

Numele de oxidare

Se obișnuiește să se considere că o singură valoare a electronegativității este valabilă pentru majoritatea situațiilor de legătură în care se poate afla un anumit atom. Deși această abordare are avantajul simplității, este clar că electronegativitatea unui element nu este o proprietate atomică invariabilă; mai degrabă, se poate considera că aceasta depinde de o mărime numită „numărul de oxidare” al elementului.

Un mod de a caracteriza atomii dintr-o moleculă și de a ține evidența electronilor este prin atribuirea numerelor de oxidare. Numărul de oxidare este sarcina electrică pe care ar avea-o un atom dacă electronii de legătură ar fi atribuiți exclusiv atomului mai electronegativ și poate identifica care atom este oxidat și care este redus într-un proces chimic. La atribuirea numerelor de oxidare se pot utiliza șase reguli:

1. Numărul de oxidare al unui element în starea sa naturală (adică așa cum se găsește în natură) este zero. De exemplu, hidrogenul din H2, oxigenul din O2, azotul din N2, carbonul din diamant etc. au numărul de oxidare zero.
2. În compușii ionici, sarcina ionică a unui atom este numărul său de oxidare.
3. Suma numerelor de oxidare ale tuturor atomilor dintr-un ion sau dintr-o moleculă este egală cu sarcina sa netă.
4. În compușii cu nemetale, numărul de oxidare al hidrogenului este +1. Cu toate acestea, atunci când hidrogenul este legat de un metal, numărul său de oxidare se reduce la -1, deoarece metalul este un element mai electropozitiv, sau mai puțin electronegativ.
5. Oxigenului i se atribuie un număr de oxidare de -2 în majoritatea compușilor. Cu toate acestea, există anumite excepții. În peroxizi (O22-), cum ar fi peroxidul de hidrogen (H2O2), numărul de oxidare al oxigenului este -1. În difluorura de oxigen (OF2), numărul de oxidare al oxigenului este +2, în timp ce în difluorura de dioxigen (O2F2), oxigenului i se atribuie un număr de oxidare de +1, deoarece fluorul este elementul cel mai electronegativ în acești compuși, deci i se atribuie un număr de oxidare de -1.
6. Atomului cu electronegativitate mai mare, de obicei un element nemetalic, i se atribuie un număr de oxidare negativ, în timp ce celuilalt atom, care este adesea, dar nu neapărat un element metalic, i se atribuie un număr de oxidare pozitiv.

.