Electronegativitatea

Electronegativitatea ($\chi$) exprimă tendința unui atom legat chimic de a atrage electronii comuni. Fluorul are electronegativitatea cea mai mare. Într-o perioadă a elementelor reprezentative, electronegativitatea crește spre dreapta; într-o grupă, scade de sus în jos. Dacă doi atomi au aceeași electronegativitate, legătura dintre ei este covalentă nepolară. O diferență moderată produce legătură covalentă polară, ca în $\mathrm{HCl}$; o diferență mare favorizează transferul de electroni și formarea ionilor, ca în $\mathrm{NaCl}$. Natura legăturii se judecă și din tipul atomilor: un metal activ, ca sodiul sau calciul, și un nemetal activ, ca clorul sau oxigenul, dau compuși ionici, iar două nemetale dau compuși covalenți.

Scara Pauling. Electronegativitatea este o mărime fără unitate de măsură. În manualele școlare se folosesc valori rotunjite, care servesc doar la comparație:

• perioada 2: $\mathrm{Li}$ $1,0$; $\mathrm{Be}$ $1,5$; $\mathrm{B}$ $2,0$; $\mathrm{C}$ $2,5$; $\mathrm{N}$ $3,0$; $\mathrm{O}$ $3,5$; $\mathrm{F}$ $4,0$;
• perioada 3: $\mathrm{Na}$ $0,9$; $\mathrm{Mg}$ $1,2$; $\mathrm{Al}$ $1,5$; $\mathrm{Si}$ $1,8$; $\mathrm{P}$ $2,1$; $\mathrm{S}$ $2,5$; $\mathrm{Cl}$ $3,0$.

Hidrogenul are $\chi =2,1$, iar bromul $2,8$. În grupa 1, valorile scad de la litiu ($1,0$) la sodiu ($0,9$) și potasiu ($0,8$); în grupa 17, de la fluor ($4,0$) la clor ($3,0$) și brom ($2,8$). Cauza este aceeași ca la raza atomică: în perioadă, sarcina nucleară crește, iar raza scade, deci atomul atrage mai puternic electronii; în grupă, raza crește, iar electronii de legătură sunt mai departe de nucleu. Heliul, neonul și argonul nu au valori în aceste tabele.

Diferența de electronegativitate $\Delta \chi =|{\chi }_A-{\chi }_B|$ compară atracția celor doi atomi pentru perechea de electroni; nu este o sarcină electrică. Criteriul folosit în manuale este:

• $\Delta \chi =0$: legătură covalentă nepolară;
• $0<\Delta \chi <1,7$: legătură covalentă polară;
• $\Delta \chi \ge 1,7$: legătură ionică.

Valorile sunt repere pentru comparație, nu o demonstrație că fiecare legătură are un caracter exclusiv. Legătura $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ ($\Delta \chi =0,4$) se consideră practic nepolară. Fluorura de hidrogen are $\Delta \chi =4,0-2,1=1,9$, dar este o substanță covalentă formată din molecule: criteriul numeric se aplică împreună cu tipul atomilor.

Exemplu 1, clasificarea legăturilor.

1. $\mathrm{Cl}-\mathrm{Cl}$: $\Delta \chi =3,0-3,0=0$, covalentă nepolară.
2. $\mathrm{H}-\mathrm{Cl}$: $\Delta \chi =3,0-2,1=0,9$, covalentă polară, cu ${\delta }^{-}$ pe clor.
3. $\mathrm{O}-\mathrm{H}$: $\Delta \chi =3,5-2,1=1,4$, covalentă polară, cu ${\delta }^{-}$ pe oxigen.
4. $\mathrm{Na}-\mathrm{Cl}$: $\Delta \chi =3,0-0,9=2,1$, ionică; substanța formează o rețea de $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ și $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$.

Exemplu 2, ordonarea legăturilor. Se compară legăturile din metanol, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{OH}$: $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ ($0,4$), $\mathrm{C}-\mathrm{O}$ ($3,5-2,5=1,0$) și $\mathrm{O}-\mathrm{H}$ ($1,4$). Cea mai polară este $\mathrm{O}-\mathrm{H}$, iar hidrogenul legat de oxigen poartă sarcina parțială pozitivă cea mai mare; de aceea hidrogenul din gruparea $-\mathrm{OH}$ participă la legături de hidrogen.

Exemplu 3, clorurile din perioada 3. Calculăm $\Delta \chi$ între clor ($3,0$) și elementul din formulă: $\mathrm{NaCl}$ $2,1$, $\mathrm{MgC}{\mathrm{l}}_2$ $1,8$, $\mathrm{AlC}{\mathrm{l}}_3$ $1,5$, $\mathrm{SiC}{\mathrm{l}}_4$ $1,2$, $\mathrm{PC}{\mathrm{l}}_3$ $0,9$. Diferența scade spre dreapta perioadei: $\mathrm{NaCl}$ și $\mathrm{MgC}{\mathrm{l}}_2$ sunt ionice, iar $\mathrm{AlC}{\mathrm{l}}_3$, $\mathrm{SiC}{\mathrm{l}}_4$ și $\mathrm{PC}{\mathrm{l}}_3$ sunt covalente. În compusul polar, electronii sunt atribuiți atomului mai electronegativ la stabilirea numărului de oxidare: în $\mathrm{HCl}$, clorul are $-1$, iar hidrogenul $+1$.

Exemplu 4, sensul deplasării electronilor. În molecula $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3$, azotul ($3,0$) este mai electronegativ decât hidrogenul ($2,1$), deci în fiecare legătură $\mathrm{N}-\mathrm{H}$ perechea comună este deplasată spre azot, care poartă ${\delta }^{-}$, iar hidrogenii poartă ${\delta }^{+}$. În $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_4$, diferența de $0,4$ este prea mică pentru o polaritate semnificativă. În $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$, oxigenul ($3,5$) atrage electronii mai puternic decât sulful ($2,5$), cu $\Delta \chi =1,0$.

Polaritatea legăturii și a moleculei. Polaritatea unei legături nu înseamnă automat polaritatea întregii molecule. În $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, fiecare legătură $\mathrm{C}=\mathrm{O}$ este polară ($\Delta \chi =1,0$), dar dipolii se anulează deoarece molecula este liniară.

Greșeli frecvente

• Greșit: Electronegativitatea este numărul electronilor unui atom.
  Corect: exprimă tendința atomului legat de a atrage electronii comuni.
• Greșit: În $\mathrm{HCl}$, hidrogenul atrage mai puternic perechea comună.
  Corect: clorul are electronegativitate mai mare.
• Greșit: În grupa 17, electronegativitatea crește de la fluor spre iod.
  Corect: scade, fiindcă raza atomică crește.
• Greșit: Orice legătură cu $\Delta \chi >0$ este ionică.
  Corect: legătura este covalentă polară pentru diferențe mici și moderate; transferul de electroni domină abia la diferențe mari, ca în $\mathrm{NaCl}$ ($\Delta \chi =2,1$).

Înainte și după