อิเล็กโทรเนกาติวิตี

อิเล็กโทรเนกาติวิตีเป็นมาตราสัมพัทธ์ที่บอกแนวโน้มของอะตอมในพันธะที่จะดึงความหนาแน่นอิเล็กตรอนร่วมเข้าหาตนเอง ไม่ใช่ค่าที่วัดจากอะตอมโดดเดี่ยวโดยตรง

มาตราส่วนบอกอะไร

มาตราพอลิงใช้แพร่หลายที่สุดและฟลูออรีนมีค่าสูงมาก อิเล็กโทรเนกาติวิตีไม่มีหน่วย SI วิธีนิยามแบบพอลิง มัลลิเคน หรือวิธีอื่นสร้างค่าจากข้อมูลต่างชนิดกัน แต่แนวโน้มหลักในตารางธาตุสอดคล้องกันโดยทั่วไป

แนวโน้มในตารางธาตุ

จากซ้ายไปขวาในคาบ ค่า χ มักเพิ่ม เพราะประจุนิวเคลียร์ยังผลเพิ่มและขนาดอะตอมลดลง เมื่อลงตามหมู่ อิเล็กตรอนชั้นนอกอยู่ไกลและถูกกำบังมากขึ้น จึงมักทำให้ χ ลดลง แนวโน้มนี้มีข้อยกเว้นและรายละเอียดในโลหะแทรนซิชันและธาตุหนัก

ความต่าง χ กับขั้วพันธะ

เมื่ออะตอมสองชนิดมี χ ต่างกัน ความหนาแน่นอิเล็กตรอนในพันธะจะเอนไปทางชนิดที่มี χ สูงกว่า ทำให้เกิดปลาย δ⁺ และ δ⁻ ได้ ค่า |Δχ| เป็นตัวชี้วัดเชิงคุณภาพ ไม่ใช่เส้นแบ่งตายตัวระหว่างพันธะไอออนิกกับโคเวเลนต์

พันธะมีขั้วไม่ได้แปลว่าโมเลกุลมีขั้ว

CO₂ มีพันธะ C=O มีขั้วสองพันธะ แต่โครงสร้างเชิงเส้นทำให้เวกเตอร์ไดโพลเท่ากันและตรงข้าม จึงหักล้างกัน ส่วน H₂O มีโครงสร้างงอ ทำให้เวกเตอร์ O–H ไม่หักล้างหมดและเกิดไดโพลสุทธิ

อย่าสับสนกับปริมาณอื่น

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเกี่ยวกับการเปลี่ยนพลังงานเมื่ออะตอมโดดเดี่ยวรับอิเล็กตรอน พลังงานไอออไนเซชันเกี่ยวกับการดึงอิเล็กตรอนออก ส่วนเลขออกซิเดชันเป็นกฎบัญชีอย่างเป็นทางการ ไม่ใช่ค่าประจุบางส่วนจริง

มากกว่ามาตราพอลิง

แนวคิดของ Mulliken เชื่อมอิเล็กโทรเนกาติวิตีกับพลังงานไอออไนเซชันและสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน ส่วนแบบ Allred–Rochow เชื่อมแรงดึงกับประจุนิวเคลียร์ยังผลและรัศมีโคเวเลนต์ ค่าจากแต่ละมาตราไม่ควรนำมาปะปนโดยตรง

สภาพแวดล้อมทางเคมีก็สำคัญ สถานะออกซิเดชัน เลขโคออร์ดิเนชัน และคู่พันธะสามารถเปลี่ยนการดึงอิเล็กตรอนอย่างมีประสิทธิผลได้ ตัวเลขหนึ่งค่าในตารางธาตุจึงเป็นค่าชี้นำ ไม่ใช่คำอธิบายอิเล็กทรอนิกแบบสมบูรณ์

การโพลาไรซ์และผลเหนี่ยวนำ

แคตไอออนขนาดเล็กที่มีประจุสูงสามารถบิดเมฆอิเล็กตรอนของแอนไอออนขนาดใหญ่ที่โพลาไรซ์ง่าย ทำให้สารที่เขียนเป็นไอออนมีลักษณะโคเวเลนต์เพิ่มขึ้น ในสารอินทรีย์ หมู่ F หรือ Cl ยังดึงความหนาแน่นอิเล็กตรอนผ่านพันธะ σ เกิดผลเหนี่ยวนำที่อ่อนลงตามระยะทาง

ค่าเปรียบเทียบต้องเชื่อมกับโครงสร้าง

ตัวอย่างบนมาตราพอลิงโดยประมาณคือ H 2.20, C 2.55, N 3.04, O 3.44 และ F 3.98 ตัวเลขมีประโยชน์เมื่อเปรียบเทียบพันธะ เช่น O–H มีการแยกความหนาแน่นอิเล็กตรอนมากกว่า C–H โดยทั่วไป

อย่างไรก็ดี ขนาดของไดโพลไม่ได้ขึ้นกับ Δχ อย่างเดียว ความยาวพันธะ ลำดับพันธะ และสภาพแวดล้อมอิเล็กทรอนิกมีผลด้วย และขั้วของพันธะก็ไม่ใช่ความแข็งแรงของพันธะ พันธะที่มี Δχ มากกว่าไม่ได้จำเป็นต้องแข็งแรงกว่าเสมอ

แบบฝึกหัด

พันธะ H–F

ความหนาแน่นอิเล็กตรอนไปทางใด?

เฉลย: ไปทาง F ซึ่งมี χ สูงกว่า จึงเกิดแนวโน้ม F δ⁻ และ H δ⁺

CO₂

เหตุใดโมเลกุลจึงไม่มีไดโพลสุทธิแม้ C=O มีขั้ว?

เฉลย: โครงสร้างเชิงเส้นทำให้ไดโพลสองพันธะหักล้างกัน

Cl กับ Br

โดยแนวโน้มทั่วไปใครมี χ สูงกว่า?

เฉลย: Cl เพราะเมื่อลงตามหมู่ค่าโดยทั่วไปลดลง