有机化学/有机化学基础概念/电负性
每当两个原子形成化学键时,每个原子的原子核都会吸引另一个原子的电子。电负性是衡量这种吸引力强度的指标。
据说原子的几个特征具有“周期性趋势”,这意味着一个周期中不同的原子基于它们的位置具有可识别的相互关系。这令人困惑吗?将元素周期表想象成一张合影,可能是一支非常大的篮球队的合影。每个周期是照片中一排球员,而“摄影师”决定根据他们的特征来排列“球员”。当然,除了质子数之外,没有刻意地根据任何其他特征来排列元素周期表,但无论如何,某些属性在其布局中都是一致的。
原子尺寸是一个显示周期性趋势的特征。在原子半径的情况下,“摄影师”(门捷列夫以及此后的其他人)决定根据尺寸排列“球员”(原子),最矮最小的球员位于右上角。当您沿着一个周期(一行)从左到右移动时,原子依次变小。氟比碳小,而碳比镁小。这是因为原子核中的质子数增加,而增加的电子无法屏蔽彼此不受原子核正电荷的吸引力的影响。
记住:最大 > Li > Be > B > C > N > O > F > Ne > 最小
另一个具有周期性趋势的特征是电离能。这是从原子中去除一个电子所需的能量。由于所有原子都偏爱惰性气体的电子构型,因此元素周期表最左侧的原子最容易放弃第一个电子。(在几乎所有情况下,金属都容易放弃第一个电子。)卤素只需要一个电子就能填满其外层壳层,因此需要大量的能量才能放弃一个电子,因为如果它们获得一个电子而不是放弃一个电子,它们会更稳定。电离能与原子半径相反,因此,因为电离能从一个周期从左到右增加。
记住:电离所需的能量最少 < Li < Be < B < C < N < O < F < Ne < 电离所需的能量最多
电负性可能是最重要的周期性趋势,它与电离能没有直接关系——但其趋势相同,从左到右增加。此外,同一族中的元素(如卤素族)随着原子序数的增加而获得稳定性,因此电负性族中最小的成员通常是最电负性的。一般来说,可以说,在元素周期表中的一周期(行)或一族(列)中,元素越靠近氟,其电负性就越强。对于元素周期表中的 VIIA 族(上面提到的卤素),请记住以下关系
记住:最电负性 > F > Cl > Br > I > 最不电负性
并且记住:最不电负性 < Li < Be < B < C < N < O < F < 最电负性
(注意,惰性气体氖不在电负性图表上。在其非电离形式中,惰性气体通常被视为没有电负性。)
- C - 2.55
- H - 2.20
- N - 3.04
- O - 3.44
- P - 2.19
- S - 2.58
- Cl - 3.16
- Br - 2.96
- F - 3.98
更高的数字代表更强的电子吸引力。
当电负性相似的原子键合时,就会形成非极性共价键。
常见的非极性键C-C H-C |
当电负性略有不同的原子键合时,就会形成极性共价键。
常见的极性键δ+ C-O δ- δ+ C-N δ- δ- O-H δ+ δ- N-H δ+ δ- 和 δ+ 代表部分电荷 |
当电负性非常不同的原子键合时,就会形成离子键。
电负性是衡量原子或分子在化学键中吸引电子的能力。形成的键类型在很大程度上取决于参与键合的原子之间的电负性差异。电负性相似的原子将彼此共享电子并形成共价键。然而,如果差异太大,电子将永久转移到一个原子,形成离子键。此外,在共价键中,如果一个原子比另一个原子拉得更紧,就会形成极性共价键。
电负性的反面,原子失去电子的能力,被称为电正性。
两种电负性标度被普遍使用:鲍林标度(1932 年提出)和穆里肯标度(1934 年提出)。另一个建议是阿勒德-罗乔标度。
鲍林标度由莱纳斯·鲍林在 1932 年提出。在这个标度上,电负性最强的化学元素(氟)的电负性值为 3.98(教科书通常将这个值定为 4.0);电负性最弱的元素(钫)的电负性值为 0.7,其余元素的电负性值介于两者之间。在鲍林标度上,氢的电负性值被任意指定为 2.1 或 2.2。
'δEN' 是两个原子或元素之间的电负性差异。原子间键合的电负性差异较大(大于或等于 1.7)的键通常被认为是离子键,而 1.7 到 0.4 之间的键被认为是极性共价键。低于 0.4 的值被认为是非极性共价键,电负性差异为 0 表示完全非极性共价键。
穆里肯标度由罗伯特·S·穆里肯在 1934 年提出。在穆里肯标度上,数字是通过平均电离能和电子亲和能得到的。因此,穆里肯电负性直接用能量单位表示,通常用电子伏特表示。
每个元素都有一个特征电负性,在鲍林标度上从 0 到 4 不等。电负性最强的元素氟的电负性为 3.98,而电负性最弱的元素,如锂,的电负性值接近 1。电负性最弱的元素是钫,其电负性值为 0.7。通常,电负性沿族向下减小,沿周期向右增加,如下所示。在一个周期内,非金属倾向于获得电子,金属倾向于失去电子,因为原子努力实现稳定的八隅体。沿族向下,核电荷对最外层电子壳层的影响较小。因此,电负性最强的原子位于元素周期表的右上角,而电负性最弱的元素位于左下角。因此,一般来说,原子半径沿元素周期表从左到右减小,但电离能增加。
→ 原子半径减小 → 电离能增加 → 电负性增加 → | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
族 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
周期 | |||||||||||||||||||
1 | H 2.20 |
He | |||||||||||||||||
2 | Li 0.98 |
Be 1.57 |
B 2.04 |
C 2.55 |
N 3.04 |
O 3.44 |
F 3.98 |
Ne | |||||||||||
3 | Na 0.93 |
Mg 1.31 |
Al 1.61 |
Si 1.90 |
P 2.19 |
S 2.58 |
Cl 3.16 |
Ar | |||||||||||
4 | K 0.82 |
Ca 1.00 |
Sc 1.36 |
Ti 1.54 |
V 1.63 |
Cr 1.66 |
Mn 1.55 |
Fe 1.83 |
Co 1.88 |
Ni 1.91 |
Cu 1.90 |
Zn 1.65 |
Ga 1.81 |
Ge 2.01 |
作为 2.18 |
硒 2.55 |
溴 2.96 |
氪 3.00 | |
5 | 铷 0.82 |
锶 0.95 |
钇 1.22 |
锆 1.33 |
铌 1.6 |
钼 2.16 |
锝 1.9 |
钌 2.2 |
铑 2.28 |
钯 2.20 |
银 1.93 |
镉 1.69 |
铟 1.78 |
锡 1.96 |
锑 2.05 |
碲 2.1 |
碘 2.66 |
氙 2.6 | |
6 | 铯 0.79 |
钡 0.89 |
* |
铪 1.3 |
钽 1.5 |
钨 2.36 |
铼 1.9 |
锇 2.2 |
铱 2.20 |
铂 2.28 |
金 2.54 |
汞 2.00 |
铊 1.62 |
铅 2.33 |
铋 2.02 |
钋 2.0 |
砹 2.2 |
氡 | |
7 | 钫 0.7 |
镭 0.9 |
** |
钅卢 |
钅杜 |
钅喜 |
钅波 |
钅黑 |
钅麦 |
钅达 |
钅伦 |
钅鎶 |
钅倪 |
钅鈇 |
钅莫 |
钅利 |
钅素 |
钅 | |
镧系元素 | * |
镧 1.1 |
铈 1.12 |
镨 1.13 |
钕 1.14 |
钷 1.13 |
钐 1.17 |
铕 1.2 |
钆 1.2 |
铽 1.1 |
镝 1.22 |
钬 1.23 |
铒 1.24 |
铥 1.25 |
镱 1.1 |
镥 1.27 | |||
锕系元素 | ** |
锕 1.1 |
钍 1.3 |
镤 1.5 |
铀 1.38 |
镎 1.36 |
钚 1.28 |
镅 1.13 |
锔 1.28 |
锫 1.3 |
锎 1.3 |
锿 1.3 |
镄 1.3 |
钔 1.3 |
锘 1.3 |
铹 | |||