Trong hóa học, độ âm điện là một phép đo mức độ mà một nguyên tử thu hút các electron trong một liên kết. Nguyên tử có độ âm điện lớn hút êlectron mạnh, còn nguyên tử có độ âm điện thấp hút êlectron yếu. Các giá trị độ âm điện được sử dụng để dự đoán hành vi của các nguyên tử khác nhau khi liên kết với nhau, làm cho nó trở thành một kỹ năng quan trọng trong hóa học cơ bản.
Bươc chân
Phương pháp 1/3: Các nguyên tắc cơ bản về độ âm điện
Bước 1. Hiểu rằng liên kết hóa học xảy ra khi các nguyên tử chia sẻ electron
Để hiểu độ âm điện, điều quan trọng trước tiên là phải hiểu ý nghĩa của liên kết. Hai nguyên tử bất kỳ trong phân tử có liên quan với nhau trong sơ đồ phân tử thì đều có liên kết. Về cơ bản, điều này có nghĩa là hai nguyên tử chia sẻ một nhóm hai điện tử - mỗi nguyên tử đóng góp một nguyên tử vào liên kết.
Các lý do chính xác tại sao các nguyên tử chia sẻ electron và liên kết nằm ngoài phạm vi của bài viết này. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm, hãy thử đọc các bài viết sau về kiến thức cơ bản về liên kết hoặc các bài viết khác
Bước 2. Hiểu được độ âm điện ảnh hưởng đến các electron trong liên kết như thế nào
Khi cả hai nguyên tử có một nhóm hai điện tử trong một liên kết, các nguyên tử không phải lúc nào cũng chia sẻ công bằng. Khi một nguyên tử có độ âm điện lớn hơn nguyên tử mà nó được liên kết, nó sẽ hút hai electron trong liên kết lại gần chính nó. Nguyên tử có độ âm điện lớn có thể hút các electron về phía liên kết, chia sẻ chúng với tất cả các nguyên tử khác.
Ví dụ, trong phân tử NaCl (natri clorua), nguyên tử clorua có độ âm điện khá lớn và natri có độ âm điện khá thấp. Do đó, các điện tử sẽ bị hút gần với clorua và tránh xa natri.
Bước 3. Sử dụng bảng độ âm điện để tham khảo
Bảng độ âm điện của các nguyên tố có các nguyên tố được sắp xếp đúng như trong bảng tuần hoàn, chỉ khác mỗi nguyên tử được kí hiệu độ âm điện riêng. Các bảng này có thể được tìm thấy trong nhiều sách giáo khoa hóa học và các bài báo kỹ thuật cũng như trên mạng.
Đây là một liên kết đến bảng độ âm điện rất tốt. Lưu ý rằng bảng này sử dụng thang đo độ âm điện Pauling được sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, có những cách khác để đo độ âm điện, một trong số đó được trình bày dưới đây
Bước 4. Ghi nhớ các khuynh hướng độ âm điện để dễ dàng ước tính
Nếu bạn chưa có bảng độ âm điện tiện dụng, bạn vẫn có thể ước tính độ âm điện của nguyên tử dựa trên vị trí của nó trong bảng tuần hoàn thông thường. Theo nguyên tắc chung:
- Độ âm điện của nguyên tử tăng dần cao bạn càng di chuyển đến đúng trong bảng tuần hoàn.
- Độ âm điện của nguyên tử tăng dần cao bạn càng di chuyển lái trong bảng tuần hoàn.
- Như vậy, các nguyên tử ở phía trên bên phải có độ âm điện lớn nhất và các nguyên tử ở phía dưới bên trái có độ âm điện thấp nhất.
- Ví dụ, trong ví dụ NaCl ở trên, bạn có thể cho biết clo có độ âm điện lớn hơn natri vì clo gần như ở trên cùng bên phải. Mặt khác, natri nằm ở xa bên trái, khiến nó trở thành một trong những mức nguyên tử thấp nhất.
Phương pháp 2/3: Tìm trái phiếu bằng độ âm điện
Bước 1. Tìm sự khác biệt về độ âm điện giữa hai nguyên tử
Khi hai nguyên tử được liên kết, sự khác biệt giữa độ hút điện của hai nguyên tử có thể cho bạn biết về chất lượng của liên kết giữa chúng. Trừ độ âm điện nhỏ hơn độ âm điện lớn hơn để tìm sự khác biệt.
Ví dụ, nếu chúng ta nhìn vào phân tử HF, chúng ta sẽ trừ độ âm điện của hydro (2, 1) từ flo (4, 0). 4, 0 - 2, 1 = 1, 9
Bước 2. Nếu sự khác biệt dưới 0,5, liên kết là cộng hóa trị không cực
Trong liên kết này, các electron được chia sẻ một cách công bằng. Liên kết này không tạo thành phân tử có sự khác biệt lớn về điện tích giữa hai nguyên tử. Các liên kết không phân cực có xu hướng rất khó bị phá vỡ.
Ví dụ, phân tử O.2 có loại trái phiếu này. Vì cả hai oxy đều có cùng độ âm điện nên sự khác biệt giữa độ âm điện của chúng là 0.
Bước 3. Nếu sự khác biệt giữa 0,5-1, 6, liên kết là cộng hóa trị có cực
Liên kết này có nhiều electron hơn trong một nguyên tử. Điều này làm cho phân tử hơi âm hơn ở cuối nguyên tử với nhiều điện tử hơn, và hơi dương hơn ở cuối nguyên tử với ít điện tử hơn. Sự mất cân bằng điện tích trong các liên kết này cho phép các phân tử tham gia vào một số phản ứng đặc biệt.
Một ví dụ điển hình về liên kết này là phân tử H.2O (nước). O có độ âm điện hơn hai H nên O có nhiều electron hơn và làm cho toàn bộ phân tử âm một phần ở đầu O và một phần dương ở đầu H.
Bước 4. Nếu sự khác biệt lớn hơn 2,0, liên kết là ion
Trong liên kết này, tất cả các electron ở một đầu của liên kết. Nguyên tử nhiễm điện âm nhiều hơn nhận điện tích âm và nguyên tử độ âm điện ít hơn nhận điện tích dương. Liên kết như vậy cho phép các nguyên tử phản ứng tốt với các nguyên tử khác và thậm chí bị phân tách bởi các nguyên tử phân cực.
Một ví dụ về liên kết này là NaCl (natri clorua). Clo có độ âm điện lớn đến mức nó hút cả hai electron trong liên kết về phía chính nó, để lại natri mang điện tích dương
Bước 5. Nếu sự khác biệt giữa 1,6-2, 0, hãy tìm kim loại
Nếu như có kim loại trong liên kết, liên kết là ion. Nếu chỉ có các phi kim thì liên kết là Cực trị
- Kim loại bao gồm hầu hết các nguyên tử ở bên trái và trung tâm của bảng tuần hoàn. Trang này có một bảng hiển thị các nguyên tố là kim loại.
- Ví dụ HF của chúng tôi từ trên, được bao gồm trong cà vạt này. Vì H và F không phải là kim loại nên chúng có liên kết Cực trị.
Phương pháp 3/3: Tìm độ âm điện của Mulliken
Bước 1. Tìm năng lượng ion hóa đầu tiên của nguyên tử của bạn
Độ âm điện của Mulliken hơi khác so với phương pháp đo độ âm điện được sử dụng trong bảng của Pauling ở trên. Để tìm độ âm điện Mulliken của một nguyên tử nhất định, hãy tìm năng lượng ion hóa đầu tiên của nguyên tử đó. Đây là năng lượng cần thiết để làm cho một nguyên tử từ bỏ một electron độc thân.
- Đây là điều bạn có thể cần tìm trong các tài liệu tham khảo về hóa học. Trang web này có một bảng tốt, bạn có thể muốn sử dụng (cuộn xuống để tìm nó).
- Ví dụ, giả sử chúng ta tìm độ âm điện của liti (Li). Trong bảng trên, chúng ta có thể thấy rằng năng lượng ion hóa đầu tiên là 520 kJ / mol.
Bước 2. Tìm ái lực electron của nguyên tử
Ái lực là một phép đo năng lượng thu được khi một điện tử được thêm vào một nguyên tử để tạo thành một ion âm. Một lần nữa, đây là điều bạn nên tìm trong các tài liệu tham khảo. Trang web này có các tài nguyên mà bạn có thể muốn tra cứu.
Ái lực điện tử của liti là 60 KJ mol-1.
Bước 3. Giải phương trình độ âm điện Mulliken
Khi bạn sử dụng kJ / mol làm đơn vị cho năng lượng của mình, phương trình cho độ âm điện của Mulliken là ENMulliken = (1, 97×10−3) (Etôi+ Eea) + 0, 19. Cắm các giá trị của bạn vào phương trình và giải ENMulliken.
-
Trong ví dụ của chúng tôi, chúng tôi sẽ giải quyết nó như thế này:
-
- ENMulliken = (1, 97×10−3) (Etôi+ Eea) + 0, 19
- ENMulliken = (1, 97×10−3)(520 + 60) + 0, 19
- ENMulliken = 1, 143 + 0, 19 = 1, 333
-
Lời khuyên
- Ngoài thang Pauling và Mulliken, các thang đo độ âm điện khác bao gồm thang Allred – Rochow, thang Sanderson và thang Allen. Tất cả các thang đo này đều có phương trình tính độ âm điện riêng (một số phương trình đó có thể khá phức tạp).
- Độ âm điện không có đơn vị.
