Электроотрицательность химических элементов: полная таблица и руководство

Электроотрицательность - ключевое свойство химических элементов, позволяющее предсказывать поведение веществ в реакциях. Однако традиционные методы ее оценки несовершенны. Давайте разберемся в том, как устроена эта важная характеристика.

Что такое электроотрицательность и зачем она нужна

Электроотрицательность - это способность атома притягивать к себе электроны при образовании химических связей с другими атомами. Чем выше эта способность, тем больше электронная плотность смещается к данному атому в молекуле или кристалле.

Например, при соединении атомов фтора и водорода, общие электроны будут тяготеть к более "жадному" фтору. Хотя полностью отобрать электрон у водорода фтор не сможет. Просто электронная плотность вокруг ядра фтора будет повышена.

Знание электроотрицательности позволяет:

• Определить тип химической связи (ковалентная, ионная, металлическая)
• Предсказать направление химической реакции
• Оценить реакционную способность вещества
• Спрогнозировать ряд физико-химических свойств соединений

Поэтому данный параметр чрезвычайно важен в химии.

Основные методы измерения электроотрицательности

Существует несколько подходов к количественной оценке электроотрицательности.

Шкала Полинга

Наиболее известная и применяемая шкала предложена

Лайнусом Полингом

в середине XX века. Она основана на анализе энергий химических связей в соединениях с участием данного элемента. За точку отсчета принята электроотрицательность водорода, равная 2,1.

Достоинства:

• Простота и наглядность
• Хорошо коррелирует со многими свойствами веществ

Недостатки:

• Расчетные значения плохо согласуются с экспериментом
• Не учитывает ряд важных факторов (давление, температуру и др.)

Другие шкалы

Альтернативу предложили

Ричард Малликен

(основана на среднем арифметическом энергии ионизации и сродства к электрону), а также

Альберт Аллред и Юджин Рохов

(учитывается величина электростатических сил, действующих на валентные электроны).

Эти подходы дают значения, несколько отличающиеся от шкалы Полинга, но также широко используются на практике.

Электроотрицательность элементов в периодической системе

Рассмотрим общие закономерности изменения электроотрицательности в периодической системе химических элементов.

Электроотрицательность по периодам и группам

В пределах одного периода электроотрицательность возрастает слева направо с увеличением заряда ядра. В группах наблюдается обратная картина: электроотрицательность убывает сверху вниз.

Максимальные значения достигаются для элементов в правом верхнем углу (галогены), минимальные - в левом нижнем углу (щелочные металлы).

Электроотрицательность разных типов элементов

Выделяют несколько закономерностей:

• s-элементы обладают невысокой электроотрицательностью.
• У p-элементов она существенно выше из-за большего сродства к электрону.
• Переходные d-элементы занимают промежуточные значения.
• f-элементы (лантаноиды и актиноиды) демонстрируют относительно высокую электроотрицательность, сравнимую с p-элементами тех же периодов.

Таким образом, с учетом положения в периодической системе можно качественно оценить электроотрицательность любого элемента.

Влияние внешних условий

Электроотрицательность элементов может меняться в зависимости от внешних условий.

Давление

Повышенное давление приводит к росту электроотрицательности большинства элементов. Это связано с уменьшением межатомных расстояний и усилением электростатического взаимодействия между электронами и ядрами.

Наибольший рост демонстрируют щелочные и щелочноземельные металлы, наименьший - инертные газы.

Температура

Повышение температуры в большинстве случаев приводит к незначительному снижению электроотрицательности. Это связано с ослаблением межатомных связей и увеличением межэлектронных расстояний при нагревании.

Наиболее сильно температурный эффект проявляется для легких элементов I и II групп, наименее - для инертных газов.

Полная таблица электроотрицательности химических элементов

На основании экспериментальных данных построена

таблица электроотрицательности химических элементов

, которая позволяет количественно оценить эту важнейшую характеристику.

Приведем здесь наиболее значимые элементы:

Полную

таблицу электроотрицательности химических элементов

можно найти в справочниках или на специализированных ресурсах. Она включает все элементы

таблицы Менделеева

.

Новая формула расчета от Сколтеха

Однако традиционный подход Полинга не идеален. Расчетные значения плохо согласуются с реальными данными.

В 2021 году профессор Сколтеха Артем Оганов предложил улучшенную формулу, которая точнее описывает электроотрицательность.

В ней ионная стабилизация молекулы учитывается как мультипликативный (а не аддитивный) член. Это позволило добиться намного лучшей корреляции с экспериментом.

Новый подход особенно полезен при моделировании поведения веществ в экстремальных условиях высоких давлений и температур.