电负度(Electronegativity)(一):鲍林电负

作者: 分类: 今日影评 发布于:2020-07-25 480次浏览 77条评论


电负度(electronegativity)又称阴电性或负电性,是原子的化学特性之一,用来描述原子吸引电子的能力;电负度越大,原子吸引电子的能力越强。当不同元素之间有电负度差异时,形成键结的共用电子对之电子云分布也会出现不均匀分布现象。

目前常用的电负度概念首先由鲍林(Linus Pauling, 1901-1994)源自于1932年所提出的价键理论(Valence bond theory)。鲍林发现两个不同原子\((A-B)\)之共价键键能\(E(A-B)\)比同原子分子\((A-A\)和\(B-B)\)键能之平均值\(\frac{E(A-A)+E(B-B)}{2}\)高。鲍林认为应该有另一个使键结稳定的因素存在。其能量差 \(\Delta E(A-B)\) 如方程式一。

\(\Delta E(A-B)=E(A-B)-\frac{1}{2}(E(A-A)+E(B-B))\) (方程式一)

此能量差和原子的拉电子能力有关,鲍林定义此能力数值为 \(\chi\),方程式一可改写为

\(E(A-B)=K(\chi^A-\chi^B)^2\)

\(K\) 为常数,\(\chi^A\)、\(\chi^B\) 分别为原子A、B的电负度。原子的电负度不能直接测量,是和其他元素化合时计算得到的相对值,数值从 0.7 到 3.98,氢原子为 2.20。电负度以週期表整体而言:同週期向右渐增(惰性气体无电负度),同族向下渐减。(表一)

表一、 鲍林之相对电负度(Pauling electronegativity)

电负度(Electronegativity)(一):鲍林电负

原子间相结合的形式主要可分成离子键、共价键、金属键。

  • 离子键─金属与非金属原子相互作用时,电子发生转移形成阴、阳离子间的吸引力,而将其维繫成为晶体结构。
  • 共价键─非金属原子相互作用时共用电子,共用的电子在两原子核间形成吸引力,而将其维繫成为分子。

    依两原子间电负度差异大小可简单区分为:

    \(|~\chi^A-\chi^B|>2.0\) 则 A-B 为离子键

    \(|~\chi^A-\chi^B|<2.0\) 则 A-B 为共价键

    计算组成原子电负度差异也能判断物质为离子晶体或共价分子。鲍林也以偶极矩(dipole moment)计算并比对双原子分子共价键之部分离子性(partial ionic character)(实验偶极矩/完全解离之离子偶极矩):
    例如:CsF     电负度差3.2而具有92%部分离子性
    NaCl    电负度差2.3而具有73%部分离子性
    HF       电负度差1.8而具有45%部分离子性
    HCl      电负度差1.0而具有17%部分离子性

    氯化铍BeCl2电负度差1.5,其具有同族氯化物最低的熔点与沸点及超低的液态导电度(熔点405℃、导电度0.096Ω-1)并可溶解于有机溶剂中,为类似共价键之分子固体;而氯化镁MgCl2电负度差1.8则为高熔点(714℃)之离子晶体。

    相关文章:
    1.  电负度(Electronegativity)(一):鲍林电负度概念、化学键之离子性
    2. 电负度( Electronegativity)(二):极性与氢键
    3. 电负度(Electronegativity)(三):溶解度(Solubility)、酸的强度(Acidity)

    参考资料:
    1. Charles E.Mortimer,吴惠平 译述,《大学化学》,科技图书股份有限公司,民国84年。
    2. Walter W. Linstromberg and Henry E. Baumgarten,贺孝雍 译,《有机化学》,晓园出版社,民国74年。
    3. 曾国辉 编着,《原子结构》,建宏出版社,民国84年。
    4. 曾国辉 编着,《典型元素》,建宏出版社,民国84年。
    5. http://en.wikipedia.org/wiki/Electronegativity

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