الكهربية: المقاييس والاختلاف والمنفعة والأمثلة - كيمياء - 2026

و كهربية هو قريب الملكية دورية بشأن قدرة الذرة على جذب الإلكترون كثافة بيئتها الجزيئية. إنه ميل الذرة لجذب الإلكترونات عندما ترتبط بجزيء. ينعكس هذا في سلوك العديد من المركبات وكيفية تفاعلها بين الجزيئات مع بعضها البعض.

لا تجذب كل العناصر الإلكترونات من الذرات المجاورة بنفس الدرجة. في حالة تلك التي تتخلى بسهولة عن كثافة الإلكترون ، يقال إنها موجبة للكهرباء ، بينما تلك التي "مغطاة" بالإلكترونات تكون كهرسلبية. هناك طرق عديدة لشرح ومراقبة هذه الخاصية (أو المفهوم).

المصدر: ويكيبيديا كومنز.

على سبيل المثال ، في خرائط الجهد الكهروستاتيكي لجزيء (مثل ثاني أكسيد الكلور في الصورة أعلاه ، ClO ₂) يُلاحظ تأثير مختلف السالبية الكهربية لذرات الكلور والأكسجين.

يشير اللون الأحمر إلى المناطق الغنية بالإلكترون في الجزيء ، δ- ، واللون الأزرق يشير إلى المناطق التي تفتقر إلى الإلكترون ، δ +. وهكذا ، بعد سلسلة من الحسابات الحسابية ، يمكن إنشاء هذا النوع من الخرائط ؛ يظهر العديد منهم علاقة مباشرة بين موقع الذرات الكهربية و δ-.

يمكن أيضًا تصور ذلك على النحو التالي: داخل الجزيء ، من المرجح أن يحدث عبور الإلكترونات بالقرب من الذرات الأكثر كهربيًا. وهذا هو السبب في أن لCLO ₂ ويحيط ذرات الأكسجين (مجالات الحمراء) من خلال سحابة حمراء، في حين أن ذرة الكلور (المجال الأخضر) سحابة مزرق.

يعتمد تعريف الكهربية على النهج المعطى للظاهرة ، وهناك العديد من المقاييس التي تعتبرها من جوانب معينة. ومع ذلك ، تشترك جميع المقاييس في أنها مدعومة بالطبيعة الجوهرية للذرات.

مقاييس الكهربية

الكهربية ليست خاصية يمكن قياسها كميا ، ولا لها قيم مطلقة. لماذا ا؟ لأن ميل الذرة لجذب كثافة الإلكترون نحوها ليس هو نفسه في جميع المركبات. بمعنى آخر: تختلف الكهربية باختلاف الجزيء.

إذا تم ، بالنسبة لجزيء ClO ₂ ، تبادل ذرة Cl للذرة N ، فإن ميل O لجذب الإلكترونات سيتغير أيضًا ؛ يمكن أن تزيد (تجعل السحابة حمراء) أو تنقص (تفقد اللون). يكمن الاختلاف في رابطة NO الجديدة المتكونة ، وبالتالي وجود جزيء ONO (ثاني أكسيد النيتروجين ، NO ₂).

نظرًا لأن الكهربية للذرة ليست هي نفسها بالنسبة لجميع محيطها الجزيئي ، فمن الضروري تعريفها من حيث المتغيرات الأخرى. بهذه الطريقة ، لدينا قيم تعمل كمرجع وتسمح بالتنبؤ ، على سبيل المثال ، بنوع الرابطة المكونة (أيونية أو تساهمية).

مقياس بولينج

اقترح العالم العظيم والحائز على جائزتي نوبل ، لينوس بولينج ، في عام 1932 شكلاً كميًا (قابل للقياس) للسلبية الكهربية يعرف بمقياس بولينج. في ذلك ، ارتبطت الكهربية لعنصرين ، A و B ، لتشكيل الروابط ، بالطاقة الإضافية المرتبطة بالطابع الأيوني للرابطة AB.

كيف هذا؟ من الناحية النظرية ، تعتبر الروابط التساهمية هي الأكثر استقرارًا ، لأن توزيع إلكتروناتها بين ذرتين يكون عادلاً ؛ أي ، بالنسبة للجزيئات AA و BB ، تتشارك كلتا الذرتين في زوج إلكترونات الرابطة بنفس الطريقة. ومع ذلك ، إذا كان A أكثر كهرسلبية ، فسيكون هذا الزوج أكثر من A من B.

في هذه الحالة ، لم تعد AB تساهمية تمامًا ، على الرغم من أنه إذا كانت سلبيتها الكهربية لا تختلف كثيرًا ، فيمكن القول أن روابطها لها طابع تساهمي عالي. عندما يحدث هذا ، تخضع الرابطة لعدم استقرار طفيف وتكتسب طاقة إضافية كنتيجة لاختلاف الكهربية بين A و B.

وكلما زاد هذا الاختلاف ، زادت طاقة الرابطة AB ، وبالتالي زادت الشخصية الأيونية لتلك الرابطة.

يمثل هذا المقياس الأكثر استخدامًا في الكيمياء ، وقد نشأت قيم الكهربية من تخصيص قيمة 4 لذرة الفلور. من هناك يمكنهم حساب العناصر الأخرى.

مقياس موليكن

في حين أن مقياس بولينج له علاقة بالطاقة المرتبطة بالروابط ، فإن مقياس روبرت موليكن يرتبط أكثر بخاصيتين دوريتين أخريين: طاقة التأين (EI) وتقارب الإلكترون (AE).

وبالتالي ، فإن العنصر ذو قيم EI و AE العالية يكون كهربيًا للغاية ، وبالتالي سوف يجذب الإلكترونات من بيئته الجزيئية.

لماذا ا؟ لأن الذكاء العاطفي يعكس مدى صعوبة "تمزق" إلكترون خارجي منه ، ومدى استقرار الأنيون المتكون في الطور الغازي. إذا كانت كلتا الخاصيتين لهما مقادير عالية ، فعندئذ يكون العنصر "عاشقًا" للإلكترونات.

يتم حساب كهروميكانيكية موليكين بالصيغة التالية:

Χ _M = ½ (EI + AE)

وهذا يعني أن χ _M يساوي متوسط ​​قيمة EI و AE.

ومع ذلك ، على عكس مقياس بولينج الذي يعتمد على الذرات التي تشكل الروابط ، فإنه يرتبط بخصائص حالة التكافؤ (مع التكوينات الإلكترونية الأكثر استقرارًا).

يولد كلا المقياسين قيم كهربية متشابهة للعناصر ويرتبطان تقريبًا بإعادة التحويل التالية:

Χ _P = 1.35 (Χ _M) ^1/2 - 1.37

كلا X _M و X _P قيمتان بلا أبعاد ؛ أي أنها تفتقر إلى الوحدات.

مقياس آل ألريد وإي روشو

هناك مقاييس كهرسلبية أخرى ، مثل مقياسي ساندرسون وألين. ومع ذلك ، فإن المقياس الذي يلي الأولين هو مقياس Allred و Rochow (χ _AR). هذه المرة يعتمد على الشحنة النووية الفعالة التي يختبرها الإلكترون على سطح الذرات. لذلك ، يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالقوة الجذابة للنواة وتأثير الشاشة.

كيف تختلف الكهربية في الجدول الدوري؟

المصدر: Bartux at nl.wikipedia.

بغض النظر عن المقاييس أو القيم التي لديك ، تزداد الكهربية من اليمين إلى اليسار لفترة ، ومن أسفل إلى أعلى في مجموعات. وبالتالي ، فإنه يزداد باتجاه القطر العلوي الأيمن (بدون احتساب الهيليوم) حتى يلتقي بالفلور.

في الصورة أعلاه يمكنك أن ترى ما قيل للتو. في الجدول الدوري ، يتم التعبير عن سلبيات بولينج الكهربية كدالة لألوان الخلايا. نظرًا لأن الفلور هو الأكثر كهرسلبية ، فلديه لون أرجواني أكثر بروزًا ، في حين أن الألوان الأقل كهرسلبية (أو إيجابية كهربية) أغمق.

وبالمثل ، يمكن ملاحظة أن رؤوس المجموعات (H ، Be ، B ، C ، إلخ) لها ألوان أفتح ، وعندما ينزل المرء عبر المجموعة ، تصبح العناصر الأخرى داكنة. عن ماذا يدور الموضوع؟ الجواب مرة أخرى في كل من الخصائص EI ، AE ، Zef (الشحنة النووية الفعالة) وفي نصف القطر الذري.

الذرة في الجزيء

تحتوي الذرات الفردية على شحنة نووية حقيقية Z وتعاني الإلكترونات الخارجية من شحنة نووية فعالة من تأثير التدريع.

مع تحركه خلال فترة ، يزداد Zef بطريقة تتقلص الذرة ؛ أي أن نصف القطر الذري يتم تقليله خلال فترة.

ويترتب على ذلك أنه في لحظة ارتباط ذرة بأخرى ، "تتدفق" الإلكترونات نحو الذرة ذات أعلى Zef. أيضًا ، هذا يعطي طابعًا أيونيًا للرابطة إذا كان هناك ميل ملحوظ للإلكترونات للذهاب نحو الذرة. عندما لا يكون الأمر كذلك ، فإننا نتحدث عن رابطة تساهمية في الغالب.

لهذا السبب ، تختلف الكهربية باختلاف نصف القطر الذري ، Zef ، والتي بدورها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بـ EI و AE. كل شيء عبارة عن سلسلة.

لما هذا؟

ما هي الكهربية؟ من حيث المبدأ لتحديد ما إذا كان المركب الثنائي هو تساهمي أو أيوني. عندما يكون فرق الكهربية مرتفعًا جدًا (بمعدل 1.7 وحدة أو أكثر) ، يُقال أن المركب أيوني. كما أنه مفيد أيضًا في تمييز المناطق التي من المحتمل أن تكون أكثر ثراءً في الإلكترونات في بنية.

من هنا ، يمكن توقع الآلية أو التفاعل الذي قد يخضع له المركب. في المناطق فقيرة الإلكترون ، + ، قد تعمل الأنواع سالبة الشحنة بطريقة معينة ؛ وفي المناطق الغنية بالإلكترون ، يمكن أن تتفاعل ذراتها بطرق محددة جدًا مع الجزيئات الأخرى (تفاعلات ثنائي القطب - ثنائي القطب).

أمثلة (الكلور ، الأكسجين ، الصوديوم ، الفلور)

ما هي قيم الكهربية لذرات الكلور والأكسجين والصوديوم والفلور؟ بعد الفلور ، من هو الأكثر كهرسلبية؟ باستخدام الجدول الدوري ، لوحظ أن للصوديوم لون أرجواني غامق ، بينما ألوان الأكسجين والكلور متشابهة جدًا بصريًا.

قيم سلبيتها الكهربية لمقاييس Pauling و Mulliken و Allred-Rochow هي:

Na (0.93 ، 1.21 ، 1.01).

أو (3.44 ، 3.22 ، 3.50).

سل (3.16 ، 3.54 ، 2.83).

ف (3.98 ، 4.43 ، 4.10).

لاحظ أنه من خلال القيم العددية ، لوحظ اختلاف بين سلبيات الأكسجين والكلور.

وفقًا لمقياس Mulliken ، يعتبر الكلور كهرسلبيًا أكثر من الأكسجين ، على عكس مقياسي Pauling و Allred-Rochow. يكون الاختلاف في الكهربية بين العنصرين أكثر وضوحًا باستخدام مقياس Allred-Rochow. وأخيرًا ، الفلور بغض النظر عن المقياس المختار هو الأكثر كهرسلبية.

لذلك ، عندما توجد ذرة F في جزيء ، فهذا يعني أن الرابطة سيكون لها طابع أيوني عالي.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (الطبعة الرابعة ، الصفحات 30 و 44). ماك جراو هيل.
2. جيم كلارك. (2000). كهرسلبية. مأخوذة من: chemguide.co.uk
3. آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه. (11 ديسمبر 2017). تعريف الكهربية وأمثلة. مأخوذة من: thinkco.com
4. مارك إي تاكرمان. (5 نوفمبر 2011). مقياس الكهربية. مأخوذة من: nyu.edu
5. ويكيبيديا. (2018). كهرسلبية. مأخوذة من: es.wikipedia.org