Eletronegatividade: escalas, variação, utilidade e exemplos

A electronegatividade é uma propriedade periódica relativa relativa à capacidade de um átomo de atrair a densidade electrica de seu ambiente molecular. É a tendência de um átomo atrair elétrons quando ligado a uma molécula. Isso se reflete no comportamento de muitos compostos e como eles interagem intermolecularmente entre si.

Nem todos os elementos atraem os elétrons dos átomos adjacentes no mesmo grau. No caso daqueles que produzem densidade eletrônica com facilidade, eles são considerados eletropositivos, enquanto aqueles que “se cobrem” de elétrons são eletronegativos . Existem muitas maneiras de explicar e observar essa propriedade (ou conceito).

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Fonte: Wikipedia Commons.

Por exemplo, nos mapas de potenciais eletrostáticos para uma molécula (como o dióxido de cloro na imagem acima, ClO 2 ), observa-se o efeito das diferentes eletronegatividades para átomos de cloro e oxigênio.

A cor vermelha indica as regiões ricas em elétrons da molécula, δ-, e a cor azul aquelas que são pobres em elétrons, δ +. Assim, após uma série de cálculos computacionais, esse tipo de mapa pode ser estabelecido; muitos deles mostram uma relação direta entre a localização dos átomos eletronegativos e δ-.

Também pode ser visualizado da seguinte forma: dentro de uma molécula, é mais provável que o trânsito de elétrons ocorra próximo aos átomos mais eletronegativos. É por essa razão que, para ClO 2, os átomos de oxigênio (esferas vermelhas) são cercados por uma nuvem vermelha, enquanto o átomo de cloro (esfera verde) de uma nuvem azulada.

A definição de eletronegatividade depende da abordagem dada ao fenômeno; existem várias escalas que o consideram sob certos aspectos. No entanto, todas as escalas têm em comum o fato de serem sustentadas pela natureza intrínseca dos átomos.

Escalas de eletronegatividade

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A eletronegatividade não é uma propriedade que possa ser quantificada nem possui valores absolutos. Porque Porque a tendência de um átomo de atrair densidade eletrônica para ele não é a mesma em todos os compostos. Em outras palavras: a eletronegatividade varia dependendo da molécula.

Se para a molécula de ClO 2 o átomo de Cl fosse trocado pelo de N, a tendência de O para atrair elétrons também mudaria; Pode aumentar (tornar a nuvem mais vermelha) ou diminuir (perder cor). A diferença estaria na nova ligação NÃO formada, para ter a molécula ONO (dióxido de nitrogênio, NO 2 ).

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Como a eletronegatividade de um átomo não é a mesma para todos os seus ambientes moleculares, é necessário defini-lo com base em outras variáveis. Dessa forma, temos valores que servem como referência e que permitem prever, por exemplo, o tipo de ligação formada (iônica ou covalente).

Escala de Pauling

O grande cientista e vencedor de dois prêmios Nobel, Linus Pauling, propôs em 1932 uma forma quantitativa (mensurável) do eletronegativo conhecido como escala de Pauling. Nele, a eletronegatividade de dois elementos, A e B, formando ligações, estava relacionada à energia extra associada ao caráter iônico da ligação AB.

Como é este? Teoricamente, as ligações covalentes são as mais estáveis, uma vez que a distribuição de seus elétrons entre dois átomos é eqüitativa; isto é, para as moléculas AA e BB, ambos os átomos compartilham da mesma maneira o par de elétrons da ligação. No entanto, se A for mais eletronegativo, esse par será maior que A que B.

Nesse caso, AB não é mais completamente covalente, embora se suas eletronegatividades não diferem muito, pode-se dizer que seu elo tem um caráter covalente alto. Quando isso ocorre, a ligação sofre um pouco de instabilidade e adquire energia extra como resultado da diferença de eletronegatividade entre A e B.

Quanto maior essa diferença, maior a energia do link AB e, conseqüentemente, maior a natureza iônica desse link.

Essa escala representa a mais utilizada em química, e os valores de eletronegatividade surgiram da atribuição de um valor de 4 para o átomo de flúor. A partir daí, eles poderiam calcular o dos outros elementos.

Escala de Mulliken

Enquanto a escala de Pauling tem a ver com a energia associada às ligações, a escala de Robert Mulliken está mais relacionada a duas outras propriedades periódicas: energia de ionização (EI) e afinidade eletrônica (AE).

Assim, um elemento com altos valores de EI e EA é muito eletronegativo e, portanto, atrairá elétrons de seu ambiente molecular.

Porque Porque EI reflete como é difícil “arrancar” um elétron externo, e AE quão estável é o ânion formado na fase gasosa. Se ambas as propriedades têm grandes magnitudes, então o elemento é “amante” dos elétrons.

As eletronegatividades de Mulliken são calculadas usando a seguinte fórmula:

Χ M = ½ (EI + AE)

Ou seja, χ M é igual ao valor médio de EI e AE.

No entanto, diferentemente da escala de Pauling, que depende de quais átomos formam ligações, ela está relacionada às propriedades do estado de Valência (com suas configurações eletrônicas mais estáveis).

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Ambas as escalas geram valores de eletronegatividade semelhantes para os elementos e estão aproximadamente relacionados à seguinte conversão:

Χ P = 1,35 (Χ M ) 1/2 – 1,37

Ambos X H e X Q são valores adimensionais; isto é, eles não têm unidades.

Escala de AL Allred e E. Rochow

Existem outras escalas de eletronegatividade, como Sanderson e Allen. No entanto, o que segue os dois primeiros é a escala de Allred e Rochow (χ AR ). Desta vez, é baseado na carga nuclear efetiva que um elétron experimenta na superfície dos átomos. Portanto, está diretamente relacionado à força atraente do núcleo e ao efeito de tela.

Como a eletronegatividade varia na tabela periódica?

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Fonte: Bartux em nl.wikipedia.

Independentemente das escalas ou valores que você possui, a eletronegatividade aumenta da direita para a esquerda por um período e de baixo para cima nos grupos. Assim, aumenta em direção à diagonal superior direita (sem contar o hélio) até encontrar o flúor.

Na imagem acima, você pode ver o que foi dito. Na tabela periódica, as eletronegatividades de Pauling são expressas de acordo com as cores das caixas. Como o flúor é o mais eletronegativo, corresponde a uma cor púrpura mais proeminente, enquanto as menos escuras eletronegativas (ou eletropositivas).

Também é possível observar que os chefes dos grupos (H, Be, B, C, etc.) têm as cores mais claras e que, à medida que você desce pelo grupo, os outros elementos escurecem. Por que isso? A resposta está novamente nas propriedades EI, AE, Zef (carga nuclear efetiva) e raio atômico.

O átomo na molécula

Os átomos individuais têm uma carga nuclear real Z e os elétrons externos sofrem uma carga nuclear efetiva devido ao efeito de blindagem.

À medida que viaja por um período, Zef aumenta de tal maneira que o átomo se contrai; isto é, os raios atômicos são reduzidos ao longo de um período.

Isso resulta no fato de que, no momento da ligação de um átomo com outro, os elétrons “fluem” para o átomo com maior Zef. Isso também confere à ligação um caráter iônico se houver uma tendência acentuada dos elétrons a se mover em direção a um átomo. Quando não é esse o caso, fala-se de uma ligação predominantemente covalente.

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Por esse motivo, a eletronegatividade varia de acordo com os raios atômicos, Zef, que por sua vez estão intimamente relacionados a EI e AE. Tudo é uma corrente.

Para que serve?

Para que serve a eletronegatividade? Em princípio, para determinar se um composto binário é covalente ou iônico. Quando a diferença de eletronegatividade é muito alta (a uma taxa de 1,7 unidades ou mais), o composto é considerado iônico. Também é útil discernir em uma estrutura quais regiões possivelmente serão mais ricas em elétrons.

A partir daqui, pode-se prever que mecanismo ou reação o composto pode sofrer. Nas regiões pobres de elétrons, δ +, é possível que espécies com carga negativa funcionem de uma certa maneira; e em regiões ricas em elétrons, seus átomos podem interagir de maneiras muito específicas com outras moléculas (interações dipolo-dipolo).

Exemplos (cloro, oxigênio, sódio, flúor)

Quais são os valores de eletronegatividade para os átomos de cloro, oxigênio, sódio e flúor? Depois do flúor, quem é o mais eletronegativo? Utilizando a tabela periódica, observa-se que o sódio tem uma cor púrpura escura, enquanto as cores para oxigênio e cloro são visualmente muito semelhantes.

Seus valores de eletronegatividade para as escalas de Pauling, Mulliken e Allred-Rochow são:

Na (0,93, 1,21, 1,01).

Ou (3,44, 3,22, 3,50).

Cl (3,16, 3,54, 2,83).

F (3,98, 4,43, 4,10).

Observe que, com os valores numéricos, há uma diferença entre as negatividades de oxigênio e cloro.

De acordo com a escala de Mulliken, o cloro é mais eletronegativo que o oxigênio, ao contrário das escalas de Pauling e Allred-Rochow. A diferença na eletronegatividade entre os dois elementos é ainda mais evidente usando a escala de Allred-Rochow. E, finalmente, o flúor, independentemente da escala escolhida, é o mais eletronegativo.

Portanto, onde existe um átomo F em uma molécula, isso significa que a ligação terá um alto caráter iônico.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta edição., P. 30 e 44). Mc Graw Hill
  2. Jim Clark (2000) Eletronegatividade Retirado de: chemguide.co.uk
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (11 de dezembro de 2017). Definição e exemplos de eletronegatividade. Retirado de: thoughtco.com
  4. Mark E. Tuckerman (5 de novembro de 2011). Escala de eletronegatividade. Retirado de: nyu.edu
  5. Wikipedia (2018). Eletronegatividade Retirado de: en.wikipedia.org

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