Науковці розробили нову шкалу електронегативності – ознаки, що визначає поведінку поєднання хімічних елементів. Нова шкала ґрунтується на енергії валентних електронів і для деяких елементів, зокрема кисню, фтору та міді, засвідчила відмінні від попередніх показники. Основні рівняння могли б розвивати хімію та матеріалознавство, сказали вчені.
Нові показники електронегативності для перших 96 елементів періодичної системи. Зображення: Martin Rahm/Chalmers University of Technology.
Вона становить основу хімічного зв’язку і важливий індикатор елементарної поведінки – електронегативність. На її підставі можна з’ясувати, наскільки сильно атом у молекулі притягує зв’язуючі електрони – тобто, наприклад, за хімічної реакції утворюється сіль чи молекула з ковалентними зв’язками. Тенденція така, що в періодичній таблиці елементів електронегативність зростає вздовж одного періоду і зменшується в групі елементів – зверху вниз.
Проблема все ж полягає в тому, що дотепер немає жодної шкали, яка б охоплювала всі елементи періодичної системи. Натомість існують багато шкал, що ґрунтуються на різних параметрах. Так, деякі шкали визначають показник через заряд ядра та радіус атома, інші використовують енергію іонізації або ж спорідненість до електрона, хтось послуговується енергетичним станом зовнішнього електрона атома.
Нещодавно Мартін Рам (Martin Rahm) з Технічного університету Чалмерс у Гетеборгу (Швеція) та його команда запропонували новий метод, аби визначити електронегативність елемента. «Нова дефініція ґрунтується на енергії зв’язку зовнішніх, найслабше зв’язаних електронів – валентних електронів», – пояснив Рам. Так ця шкала нагадує вже відому шкалу Аллана, але відрізняється в методиці та величині.
Показники нової шкали вчені отримали, перевівши експериментальні дані про енергію валентних електронів у основний стан і поєднавши їх з квантовомеханічними обрахунками. Так науковцям удалося визначити електронегативість для 96 елементів періодичної системи. Тож для деяких атомів цей показник вирахували вперше.
Але що в ній змінилося? «Більшість елементів у своїх відносних зв’язках одне з одним залишилися подібними до того, як демонстрували й попередніх шкали, – повідомив Рам. – Але з’явилися також деякі цікаві зміни, в результаті яких певні атоми помінялися місцями в послідовності електронегативності».
Так оксиген (кисень) і хром лише дещо зменшили електронегативність, та це трохи опустило їх у таблиці. І найбільш електронегативний елемент фтор отримав дещо легше значення, ніж до цього. Електронегативність мангану, кобальту, нікелю, олова, кадмію, ртуті, технецію та гадолінію в новій школі опинилися вище, ніж раніше. Також група елементів, до якої належать благородні метали – мідь, срібло і золото, – набула вищих показників, повідомили вчені.
«Нова шкала масштабна, і я сподіваюся, що вона вплине на розвиток хімії та матеріалознавства», – сказав Рам. Нові показники електронегативності, зокрема, можуть виявляти нові сплави та хімічні зв’язки.
«Крім того, з новою шкалою ми можемо уникнути цілої низки складних квантовомеханічних обчислень», – пояснили вчені. Ще одна перевага: нова шкала та рівняння, що лежать в її основі, можуть допомогти пояснити енергетичні зміни в реакціях, якими не керує електронегативність. У цих хімічних реакціях зміна загальної енергії в атомі вирішальна для результату. На основі нового методу цю загальну енергію можна краще визначати та аналізувати, запевнили науковці.
Nadja Podbregar
Neue Definition der Elektronegativität
Quelle: Chalmers University of Technology, 21/01/019
Зреферувала С. К.
23.01.2019