Электроотрицательность
Электроотрицательность — относительная мера способности связанного атома притягивать к себе электронную плотность химической связи. Это не непосредственно измеряемая энергия свободного атома и не то же самое, что сродство к электрону. Разные шкалы используют разные определения, но дают сходную периодическую картину.
Наглядная модель
Интерактивная модель
Шкала Полинга
Шкала Полинга была построена на основе энергий химических связей и не имеет единиц. Фтор имеет наибольшее значение, около 3,98. Для H, C, N и O характерны приблизительно 2,20; 2,55; 3,04 и 3,44.
Электроотрицательность не отвечает на вопрос, насколько изолированный атом «хочет получить электрон». Она описывает перераспределение электронной плотности в связи. Энергетический эффект присоединения электрона к газовому атому описывается сродством к электрону.
Периодическая причина
По периоду эффективный заряд ядра обычно растёт, а атомный радиус уменьшается, поэтому электронная плотность связи испытывает более сильное притяжение. Электроотрицательность элементов главных подгрупп в целом возрастает слева направо.
Вниз по группе добавляются оболочки, растут расстояние и экранирование, поэтому электроотрицательность обычно снижается. Слабое экранирование d- и f-электронами и релятивистские эффекты у тяжёлых элементов усложняют простую схему.
Полярность связи — континуум
Если χ_B > χ_A, электронная плотность связи A–B смещается к B: A получает частичный заряд δ⁺, B — δ⁻. Разность Δχ = |χ_B − χ_A| полезна для сравнения, но универсального резкого порога между ковалентной и ионной связью нет.
Характер связи зависит также от окружения, структуры и поляризуемости. Одна и та же пара элементов в разных соединениях может демонстрировать разную степень ионности и ковалентности.
Геометрия определяет диполь молекулы
Полярная связь не гарантирует полярную молекулу. В линейном CO₂ две одинаковые связи C=O имеют противоположные дипольные моменты и компенсируются. В изогнутом H₂O диполи O–H не взаимно уничтожаются.
Для оценки молекулярной полярности нужно определить направления диполей связей и трёхмерную геометрию, а затем сложить дипольные моменты как векторы. Простого суммирования Δχ недостаточно.
Другие шкалы и химический смысл
Шкала Малликена связывает электроотрицательность с энергией ионизации и сродством к электрону, а подход Оллреда–Рохова — с эффективным зарядом ядра и ковалентным радиусом. Числа разных шкал нельзя напрямую приравнивать.
Электроотрицательность помогает объяснять индуктивные эффекты, полярность связей и формальное назначение степеней окисления. Степень окисления, однако, остаётся правилом электронного учёта и не равна измеренному частичному заряду.
Задачи
H–Cl
Если χ(H)=2,20, χ(Cl)=3,16, куда направлен диполь связи?
Решение: К Cl; H имеет δ⁺, Cl — δ⁻, а Δχ ≈ 0,96.
CO₂
Почему суммарный диполь CO₂ равен нулю?
Решение: Молекула линейна, поэтому два одинаковых диполя C=O направлены противоположно и компенсируются.
Шкалы
Являются ли значения Полинга и Малликена одной величиной в одинаковых единицах?
Решение: Нет. Это разные определения и шкалы, хотя они описывают сходную тенденцию притяжения электронной плотности.