Penjelasan tabel elektronegativitas: konsep, sejarah, dan skala utama

Salah satu pencapaian ilmiah terbesar adalah klasifikasi dan pengorganisasian unsur-unsur kimiaStudi tentang sifat-sifat materi telah ada sejak zaman para alkemis; para ilmuwan di bidang ini selalu mengingat pentingnya membangun sistem klasifikasi yang memungkinkan penanganan unsur-unsur yang dikenal di setiap era secara teratur.

Dari situ, setelah banyak percobaan, lahirlah yang terkenal itu. tabel elektronegativitasHal ini berkaitan erat dengan tabel periodik Mendeleev, yang merupakan sistem klasifikasi dan pengorganisasian paling efisien yang kita miliki hingga saat ini. Di dalamnya, unsur-unsur disusun berdasarkan posisinya. sifat periodik Di antara parameter-parameter tersebut, elektronegativitas menonjol, yang merupakan ukuran kemampuan elektron di kulit terluarnya untuk bergabung dengan atom lain, tetapi kita akan membahasnya secara lebih detail nanti.

Apa itu elektronegativitas?

Sebelum membahas topik ini lebih lanjut, penting untuk mengklarifikasi bahwa semua materi tersebut terdiri dari atomAtom adalah satuan materi dasar dan tak terbagi dalam model klasik, dan terdiri dari inti pusat di mana proton dan neutron tersebar, serta elektron dalam berbagai tingkat energi atau kulit. elektron yang terdapat pada kulit terluar dari elemen tersebut, yang disebut elektron valensi, yaitu faktor-faktor yang menentukan kemampuan setiap material untuk membentuk senyawa.

Inilah yang mendefinisikan elektronegativitas: kecenderungan suatu atom untuk menarik elektron ke arah dirinya sendiri yaitu elektronegativitas yang dimiliki atom tersebut saat ikatan kimia terbentuk. Dengan kata lain, elektronegativitas mengukur kemampuan atom untuk bergabung melalui ikatan dengan atom lain dan seberapa kuat atom tersebut menarik elektron yang dibagi.

Dari sudut pandang praktis, elektronegativitas:

• Memungkinkan memprediksi jenis ikatan (ionik, kovalen polar, atau kovalen nonpolar) yang akan terbentuk di antara dua atom.
• Ini membantu untuk memahami polaritas molekul dan bagaimana muatan listrik parsial didistribusikan di antara mereka.
• Itu mempengaruhi reaktivitas kimia dari unsur dan senyawa, yang menentukan seberapa mudah mereka memperoleh atau kehilangan elektron dalam reaksi.

Proses ini terutama ditentukan oleh aksi dua besaran yang terkait dengan struktur atom:

• Massa atom: Massa atom adalah total massa proton dan neutron dalam satu atom. Massa atom yang lebih tinggi biasanya dikaitkan dengan... jari-jari atom yang lebih besar, yang memengaruhi kekuatan inti atom dalam menarik elektron valensi.
• Elektron valensi: Ini adalah partikel bermuatan negatif yang terletak di kulit terluar atom, yang merupakan jumlah partikel yang tersedia untuk pertukaran dalam pembentukan senyawa. Semakin dekat kulit ini ke inti dan semakin bermuatan inti tersebut, Semakin besar elektronegativitasnya.

Selain faktor-faktor tersebut, berikut ini juga berperan: muatan nuklir efektif (daya tarik sebenarnya yang dirasakan oleh elektron valensi terhadap inti atom, dengan mempertimbangkan perisai elektron bagian dalam) dan jari-jari atomJari-jari yang lebih kecil dan muatan inti efektif yang lebih besar biasanya menunjukkan elektronegativitas yang lebih tinggi.

Perkembangan tabel elektronegativitas

Dalam upaya mereka mencari klasifikasi unsur yang sesuai, banyak ilmuwan mengembangkan gagasan tentang sistem yang tepat, di mana unsur-unsur tersebut dapat diakses secara teratur, dengan mempertimbangkan sifat-sifatnya. sifat kimia dan fisikaJalan ini, dengan keberhasilan dan kegagalannya, mengarah pada pembangunan bertahap tabel periodik dan, kemudian, pada... kuantifikasi elektronegativitas menggunakan skala yang berbeda.

Ilmuwan berikut memberikan kontribusi penting yang berkontribusi pada pengembangan tabel elektronegativitas saat ini:

• Antoine Lavoisier: Klasifikasi unsur-unsur yang dilakukan oleh ilmuwan ini dilakukan secara relatif. sembaranganTanpa mempertimbangkan kriteria periodisitas yang jelas, klasifikasinya tidak terlalu berhasil dalam memprediksi sifat-sifatnya. Namun, hal itu memberikan titik awal untuk membedakan zat sederhana dan senyawa.
• Johann Doberiner: Ilmuwan ini dikenal karena pengembangan Triad DobermanIa mengembangkan sebuah studi di mana ia mengelompokkan unsur-unsur ke dalam kelompok tiga, dan menemukan, dengan melakukan perbandingan, bahwa massa atom relatifnya (yang ditentukan menggunakan spektrometer massa) dan nilai-nilai tertentu dari sifat fisiknya saling terkait. Oleh karena itu, sifat-sifat tersebut dapat diprediksi menggunakan pendekatan matematis. Ahli kimia Inggris tersebut John newlands Ia bekerja berdasarkan landasan yang dikembangkan oleh Dobereiner, dan dengan demikian berhasil menyusun unsur-unsur dalam tabel dengan pengelompokan unsur-unsur berdasarkan massa atom relatif yang meningkat; dengan pengelompokan ini, orang Inggris tersebut berupaya mengembangkan tabel di mana pola pengulangan periodik dari sifat fisik unsur-unsur tersebut. Karena pengulangan tersebut dikelompokkan di sekitar 8 unsur, maka unsur-unsur tersebut diberi nama "Hukum oktaf".
• Lothar Mayer: Ia dikenal karena memperluas pengetahuan di bidang studi hubungan antara sifat fisik dan atom dari komponen-komponen tersebut. Ia secara grafis merepresentasikan volume atom terhadap massa atom dan mengamati periodisitas sifat-sifatnya. Karyanya bersifat komplementer, namun independen dari karya yang dilakukan oleh Mendeleev.
• Dmitri Mendeleev: Berdasarkan postulat dari hukum periodikIlmuwan ini mengembangkan klasifikasi unsur yang paling akurat, yang masih digunakan hingga saat ini (dengan modifikasi untuk memasukkan unsur-unsur yang baru ditemukan). Ia mengklasifikasikan unsur-unsur terutama berdasarkan sifat-sifatnya. massa atom dan sifat kimiaIa memiliki pandangan jauh ke depan untuk meninggalkan kotak-kotak di tempat yang tidak terdapat unsur yang sesuai, dengan harapan bahwa unsur yang belum ditemukan akan cocok di sana. Unsur-unsur yang sudah dikenal tetapi lolos dari parameter pengurutan dicatat secara terpisah. bukannya dimasukkan secara sewenang-wenang (kesalahan yang dibuat oleh Lavoisier dan Newlands). Kemudian, dengan kemajuan teori kuantum dan konsep afinitas elektron serta energi ionisasi, menjadi mungkin untuk menghubungkan posisi dalam tabel dengan keelektronegatifan.

Mengenai elektronegativitas dalam tabel periodik, aturan umumnya adalah:

• Elektronegativitas adalah nilai yang Nilainya meningkat saat bergerak dari kiri ke kanan. pada periode yang sama, karena peningkatan beban nuklir efektif.
• keelektronegatifan menurun ketika turun dalam kelompok yang samakarena jari-jari atom bertambah dan elektron valensi terletak lebih jauh dari inti atom.
• Unsur-unsur yang ditemukan di dalam kanan atas tabel (tidak termasuk gas mulia) menunjukkan nilai elektronegativitas tertinggi, dengan fluorin sebagai unsur yang paling elektronegatif.

Elektronegativitas dalam tabel periodik

Elektronegativitas suatu unsur bergantung pada beberapa faktor, seperti nomor atom, Dari ukuran atau jari-jari atom dan muatan nuklirSecara umum, unsur-unsur yang sangat elektronegatif, seperti nonlogam yang terletak di sebelah kanan tabel periodik, cenderung memperoleh elektron dengan mudah, membentuk anion. Sebaliknya, unsur-unsur dengan elektronegativitas rendah, seperti kebanyakan logam, cenderung melepaskan elektron dan membentuk kation.

Perbedaan elektronegativitas secara signifikan mempengaruhi sifat kimia dan fisik senyawaBeberapa contoh penting:

• Ketika perbedaan elektronegativitas antara dua atom besar, ada kecenderungan untuk membentuk ikatan ionik, ditandai dengan transfer elektron yang hampir sempurna dari satu atom ke atom lainnya.
• Ketika perbedaannya sedang atau kecil, maka akan terbentuk ikatan kovalenDalam ikatan tersebut, atom-atom berbagi elektron; jika selisihnya bukan nol, ikatan tersebut akan berupa ikatan kovalen polar dan distribusi muatannya tidak merata.

Berikut ini dapat diamati pada tabel periodik. tren elektronegativitas umum:

1. Los tidak ada logam Unsur-unsur umumnya memiliki elektronegativitas yang lebih tinggi daripada logam. Misalnya, fluorin (F) memiliki elektronegativitas tertinggi, sedangkan unsur-unsur seperti cesium (Cs) atau francium (Fr) memiliki nilai yang sangat rendah.
2. keelektronegatifan meningkat selama periode tertentu (dari kiri ke kanan), karena peningkatan muatan inti yang menarik elektron ikatan lebih kuat.
3. keelektronegatifan berkurang seiring Anda turun ke bawah dalam suatu kelompok. (dari atas ke bawah), karena jari-jari atom meningkat dan elektron valensi semakin jauh dari inti, sehingga melemahkan gaya tarik.
4. Los gas mulia Mereka umumnya menunjukkan elektronegativitas yang sangat rendah atau praktis nol pada skala Pauling, karena mereka memiliki kulit valensi yang lengkap dan tidak cenderung memperoleh atau kehilangan elektron.

Sebagai referensi, beberapa nilai elektronegativitas perkiraan pada skala Pauling adalah:

• Fluorin (F): 3,98
• Oksigen (O): 3,44
• Nitrogen (N): 3,04
• Klorin (Cl): 3,16
• Karbon (C): 2,55
• Hidrogen (H): 2,20
• Natrium (Na): 0,93
• Kalsium (Ca): 1,00
• Francio (Prancis): 0,70

Nilai-nilai ini membantu untuk dengan cepat memahami elemen mana yang cenderung menarik elektron lebih banyak (seperti fluorin atau oksigen) dan yang mana yang mudah melepaskannya (seperti natrium atau fransium).

Skala elektronegativitas

Perbedaan nilai elektronegativitas menentukan jenis ikatan yang terbentuk; oleh karena itu, studi tentang proses ini menarik, dan penelitian pun dikembangkan. skala yang berbeda kuantitatif. Di antara mereka, yang paling terkenal adalah skala Pauling dan skala Mulliken.

Skala Pauling: Menurut penelitian Linus Pauling, telah ditetapkan bahwa elektronegativitas adalah sebuah sifat relatif dan variabelkarena hal itu sebagian bergantung pada bilangan oksidasi unsur dan lingkungan kimianya. Pengamatannya memungkinkan untuk menentukan bahwa, jika suatu perbedaan antara elektronegativitas Dari dua atom, dimungkinkan untuk memprediksi jenis ikatan yang akan terbentuk, karena ia menetapkan skala numerik berdasarkan energi ikatan.

Dalam skala Pauling, fluorin dianggap sebagai unsur yang paling elektronegatif, dengan nilai mendekati 3,98, dan nilai unsur-unsur lainnya dihitung dari nilai tersebut. Kriteria umum dapat ditetapkan menggunakan skala ini:

• Ikatan ionik: perbedaan elektronegativitas lebih besar dari atau sama dengan 1,7Ikatan ini biasanya terjadi antara unsur logam (elektronegativitas rendah) dan unsur non-logam (elektronegativitas tinggi).
• ikatan kovalen polar: ketika perbedaannya berada dalam interval sekitar 0,4 hingga 1,7Dalam kasus ini, elektron dibagi, tetapi elektron tersebut bergeser lebih ke arah atom yang lebih elektronegatif, sehingga menghasilkan dipol listrik sebagian.
• Ikatan kovalen nonpolar: untuk perbedaan sama dengan atau kurang dari 0,4Elektron dibagi hampir secara merata, tanpa menghasilkan muatan parsial yang signifikan.

Rentang ini bersifat perkiraan, tetapi sangat berguna untuk... memprediksi perilaku tautan dan polaritas molekul tersebut.

Skala mulliken: Ini didasarkan pada afinitas elektron dari unsur-unsur, yang menentukan kecenderungan mereka untuk memperoleh muatan negatif dan karenanya kemampuan mereka untuk menerima elektron, dan dalam potensial ionisasiyang menentukan kecenderungan unsur untuk bermuatan positif (unsur bermuatan positif adalah unsur yang mendonorkan elektron dari kulit terluarnya). Pada skala Mulliken, elektronegativitas dihitung sebagai rata-rata energi ionisasi dan afinitas elektron dari suatu unsur. Skala ini bekerja dengan nilai rata-rata yang dinyatakan dalam satuan energi, dan nantinya dapat dikonversi ke skala yang sebanding dengan skala Pauling.

Meskipun terdapat skala lain (seperti skala Allred-Rochow, yang didasarkan pada gaya elektrostatik pada elektron valensi), skala Pauling tetap menjadi yang paling banyak diterima. paling sering digunakan dalam pengajaran dan tabel periodik. karena kesederhanaan dan kemudahannya dalam menafsirkan tren.

Contoh praktis elektronegativitas dan pentingnya

Untuk lebih memahami kegunaan elektronegativitas, ada baiknya kita melihat beberapa hal berikut. contoh konkret dari elemen dan bagaimana nilai ini memengaruhi propertinya:

• Hidrogen (H): Ia memiliki elektronegativitas sekitar 2,2 pada skala Pauling. Ini adalah elemen paling ringan unsur-unsur dalam tabel periodik dapat berperilaku mirip dengan logam alkali (melepaskan satu elektronnya) atau halogen (berbagi atau menerima elektron), tergantung pada konteks ikatan.
• Karbon (C): Dengan elektronegativitas sekitar 2,55, ia membentuk banyak ikatan kovalen dan merupakan dasar dari kimia organikNilai menengahnya memungkinkan unsur ini untuk berbagi elektron secara relatif seimbang dengan banyak unsur lain, sehingga menghasilkan struktur yang sangat beragam.
• Nitrogen (N): Ia memiliki elektronegativitas sekitar 3,04 dan termasuk dalam kelompok tidak ada logamAtom ini cenderung menerima elektron atau membagikannya secara kuat, yang menjelaskan stabilitas tinggi molekul seperti nitrogen molekuler (N₂).₂).
• Oksigen (O): Dengan elektronegativitas 3,44, ia sangat menarik elektron bersama. Ini menjelaskan polaritas air (H₂O), di mana oksigen memperoleh muatan negatif parsial dan hidrogen memperoleh muatan positif parsial.
• Gas mulia (misalnya, neon, Ne): dengan memiliki cangkang valensi penuhMereka menunjukkan elektronegativitas yang sangat rendah pada skala Pauling, hingga pada titik yang dianggap hampir nol dalam banyak kasus, karena mereka hampir tidak membentuk ikatan kimia.

Memahami elektronegativitas dan tren dalam tabel periodik memungkinkan mahasiswa dan profesional kimia untuk memvisualisasikan tabel tersebut sebagai sesuatu yang nyata. “buku resep”Dari posisi suatu unsur, kita dapat menyimpulkan bagaimana unsur tersebut akan berperilaku terhadap unsur lain, jenis ikatan apa yang akan dibentuknya, dan bagaimana distribusi muatan dalam molekul yang dihasilkan.

Dengan demikian, elektronegativitas menjadi alat penting untuk untuk memahami struktur molekuler, reaktivitas, dan sifat ikatan. yang terbentuk di antara atom-atom, baik dalam sistem anorganik, organik, maupun biokimia.

Memahami apa itu elektronegativitas, bagaimana variasi elektronegativitas dalam tabel periodik, dan bagaimana kaitannya dengan berbagai skala yang diusulkan oleh kimia modern memungkinkan interpretasi yang lebih baik tentang reaksi kimia sehari-hari, mulai dari pembentukan garam dan oksida hingga perilaku air, asam, basa, dan molekul organik yang terdapat dalam organisme hidup dan material teknologi.