Электр тиҫкәрелек

Электр тиҫкәрелек
Дәүмәл билдәһе	χ
Үлсәме	$1$
Дәүмәл символы (LaTeX)	$\chi$
Ҡапма-ҡаршыһы	электр ыңғайлығы[d]
Электр тиҫкәрелек Викимилектә

Электр тиҫкәрелек (χ) ( рус. Электроотрицательность; сағыштырма электр тиҫкәрелеге) — атомдың фундаменталь химик үҙсәнлеге, молекулала атомдың дөйөм электрон парҙарын үҙенә күсереү һәләтенең миҡдар характеристикаһы, .йәғни бер элемент атомдарының икенсе элемент атомдарынан үҙҙәренә электрондар тартып алыу үҙсәнлеге . Электр тиҫкәрелеге юғары дәрәжәһе галогендарҙа һәм көслө окисланыусыларҙа (p-элементтары,F, O, N, C ), ә иң түбәне — актив металдарҙа (Na, K, Cs төркөмөнөң с-элементтары)

Тасуирламаһы

Атомдарҙың электр тиҫкәрелеге тураһындағы хәҙерге төшөнсәне Америка химигы Л. Паулинг индерә. Ул электр тиҫкәрлек төшөнсәһен А-В (А, В) гетероатомик бәйләнеш энергияһы ниндәй ҙә булһа химик элементтарҙың символы булып тороуын аңлатыу өсөн ҡуллана, дөйөм алғанда, А-А һәм В-Б гомоатомик бәйләнештәренең уртаса геометрик ҡиммәтенән ҙурыраҡ.

Полингтың беренсе һәм киң билдәле (иң киң таралған) шкалаһы сағыштырма атом электр тиҫкәрелектәре франций атомдары өсөн 0,7-нән алып фтор атомдары өсөн 4,0-гә тиклемге ҡиммәттәрҙе үҙ эсенә ала. Фтор — иң электр тиҫкәрлекле элемент, унан һуң кислород (3,5) һәм унан һуң азот һәм хлор (алкалин һәм һелтеле ер металдары 0,7-1,2 интервалында иң түбән электр тиҫкәрелек ҡиммәткә эйә, ә галогендар 4,0-2,5 интервалында иң юғары ҡиммәткә эйә. Типик металл булмағандарҙың электр тиҫкәрелеге ҡиммәттәрҙең дөйөм интервалында уртаһында тора һәм ғәҙәттә 2-гә яҡын йәки 2-нән саҡ ҡына ҙурыраҡ була. Водородтың электр тиҫкәрелеге 2,2 тип ҡабул ителгән. Күпселек күсеүсе металдар өсөн электр тиҫкәрелек ҡиммәттәре 1,5—2,0 интервалында тора. Төп төркөмсәләрҙең ауыр элементтарың электр тиҫкәрелеге ҡиммәте 2,0-гә яҡын. Шулай уҡ нигеҙенә матдәләрҙең төрлө үҙенсәлектәре һалынған электр тиҫкәрелегенең башҡа бер нисә шкалаһы бар. Ләкин уларҙа элементтарҙың сағыштырмаса урынлашыуы яҡынса бер төрлө.

Электр тиҫкәрелеген теоретик яҡтан билдәләүҙе Америка физигы Р. Малликен тәҡдим итә. Молекулалағы атомдың электрон зарядты үҙенә тартып алыу һәләтлелеге атомдың ионлашыу энергияһына һәм уның электронға яҡынлығына бәйле булыуы тураһындағы аныҡ положениенан сығып, Р. Малликен А атомының электр тиҫкәрелеге тураһында, валентлыҡ хәленең ионлашыуы ваҡытында (мәҫәлән, А-нан А-ға тиклем) тышҡы электрондарҙың бәйләнеш энергияһының уртаса дәүмәле тураһында күҙаллау индерә һәм шул нигеҙҙә электр тиҫкәрелек өсөн бик ябай сағыштырма тәҡдим итә:

$\chi ={\frac {1}{2}}\left(J_{1}^{A}+\varepsilon _{A}\right),$

бында $J_{1}^{A}$ — атомдарҙан ионлашыу энергияһы,

$\varepsilon _{A}$ —бер үк электрондар.

Хәҙерге ваҡытта атомдарҙың электр тиҫкәрлеген билдәләүҙең төрлө ысулдары бар, уларҙың һөҙөмтәләре, сағыштырмаса ҙур булмаған айырмаларҙан тыш, бер-береһенә ярайһы уҡ тап килә һәм һәр хәлдә эске яҡтан тап килә. Үрҙә тасуирланған Малликан шкалаһынан тыш, электронегативлыҡтың 20-нән ашыу шкалаһы бар (уларҙың ҡиммәттәрен иҫәпләү матдәләрҙең төрлө үҙенсәлектәренә нигеҙләнгән), улар араһында Л. Паулинг шкалаһы (ябай матдәләрҙән ҡатмарлы матдә барлыҡҡа килеүҙә бәйләүсе энергия нигеҙендә), Олред—Рохов шкалаһы (тышҡы электрон буйынса электростатик көс нигеҙендә), Оганов шкалаһы һ. б. 2021 йылда Оганов тәҡдим иткән формула молекуланың ҡабатлаусы компонент булараҡ ионлы тотороҡланыуын иҫәпкә ала һәм электр тиҫкәрелектең ҙур булмаған айырмаларында ла, шулай уҡ ҙур айырмаларҙа ла ҙурыраҡ теүәллек менән иҫәпләү мөмкинлеген бирә.. 2022 йылда Нанькай университетынан Сяо Донг, Оганов һәм башҡалар химик элементтар өсөн электр тиҫкәрелекте юғары баҫым аҫтында иҫәпләп сығарғандар: 500 мең атм, 2 миллион атм. һәм 5 миллион атм.

Төрлө формулалар буйынса иҫәпләнгән электр тиҫкәрелеге шкалаларының ҡиммәттәре

Элемент	шкала Полинга (eV−1/2)	шкала Малликена (eV)	шкала Аллена (eV)	шкала Мартынова и Бацанова (eV−1/2)	шкала Оганова (безразмерные значения)
H	2,2	7,18	2,3	-	3,04
Li	0,98	3	0,912	0,95	2,17
Na	0,93	2,84	0,869	0,9	2,15
K	0,82	2,42	0,734	0,8	2,07
Rb	0,82	2,33	0,706	0,8	2,07
Cs	0,79	2,18	0,659	0,75	1,97
Fr	0,7	2,21	0,67	0,7	2,01
Be	1,57	4,41	1,576	1,5	2,42
Mg	1,31	3,62	1,293	1,2	2,39
Ca	1	3,07	1,034	1	2,2
Sr	0,95	2,87	0,963	1	2,13
Ba	0,89	2,68	0,881	0,9	2,02
Ra	0,9	2,69	0,89	0,9	-
Sc	1,36	3,37	1,19	1,3	2,35
Ti	1,54	3,45	1,38	1,6	2,23
V	1,63	3,64	1,53	(II) 1.5 (III) 1.7 (V) 2.00	2,08
Cr	1,66	3,72	1,65	(II) 1.6 (III) 1.8 (V) 2.2	2,12
Mn	1,55	3,46	1,75	(II) 1.5 (III) 1.8 (IV) 2.0 (VII) 2.3	2,2
Fe	1,83	4,03	1,8	(II) 1.8 (III) 1.9	2,32
Co	1,88	4,27	1,84	(II) 1.8 (III) 2.0 (IV) 3.1	2,34
Ni	1,91	4,4	1,88	(II) 1.9 (III) 2.0 (IV) 3.4	2,32
Cu	1,9	4,48	1,85	(I) 1.8) (II) 2.1	2,86
Zn	1,65	4,4	1,59	1,6	2,26
Y	1,22	3,26	1,12	1,25	2,52
Zr	1,33	3,53	1,32	1,5	2,05
Nb	1,6	3,84	1,41	(III) 1.6 (V) 1.9	2,59
Mo	2,16	3,92	1,47	(IV) 1.8 (VI) 2.2	2,47
Tc	1,9	3,91	1,51	(IV) 1.9	2,82
Ru	2,2	4,2	1,54	(II) 2.0 (III) 2.0 (IV) 2.1	2,68
Rh	2,28	4,3	1,56	(II) 2.1 (III) 2.1	2,65
Pd	2,2	4,45	1,58	(II) 2.2 (III) 2.2 (IV) 2.3	2,7
Ag	1,93	4,44	1,87	1,9	2,88
Cd	1,69	4,14	1,52	1,7	2,36
Hf	1,3	3,5	1,16	1,4	2,01
Ta	1,5	4,1	1,34	(III) 1.5 (V) 1.8	2,32
W	2,36	4,4	1,47	(IV) 1.8 (V) 2.1	2,42
Re	1,9	3,97	1,6	(IV) 1.9	2,59
Os	2,2	4,89	1,65	(II) 2.0 (III) 2.1 (IV) 2.2	2,72
Ir	2,2	5,34	1,68	(II) 2.1 (III) 2.2	2,79
Pt	2,28	5,57	1,72	(II) 2.3 (III) 2.3 (IV) 2.4	2,98
Au	2,54	5,77	1,92	(I) 2.0 (III) 2.4	2,81
Hg	2	4,97	1,76	1,8	2,92
B	2,04	4,29	2,05	1,9	3,04
Al	1,61	3,21	1,613	1,5	2,52
Ga	1,81	3,21	1,756	1,7	2,43
In	1,78	3,09	1,656	1,8	2,29
Tl	1,62	3,24	1,789	(I) 1.4 (III) 1.9	2,26
C	2,55	6,26	2,544	2,5	3,15
Si	1,9	4,77	1,916	1,9	2,82
Ge	2,01	4,57	1,994	2	2,79
Sn	1,96	4,23	1,824	(II) 1.8 (IV) 2.0	2,68
Pb	2,33	3,89	1,854	(II) 1.9 (IV) 2.1	2,62
N	3,04	7,23	3,066	3	3,56
P	2,19	5,62	2,253	2,1	3,16
As	2,18	5,31	2,211	2	3,15
Sb	2,05	4,85	1,984	(III) 1.9 (V) 2.2	3,05
Bi	2,02	4,11	2,01	(III) 1.9 (V) 2.2	-
O	3,44	7,54	3,61	3,55	3,78
S	2,58	6,22	2,589	2,5	3,44
Se	2,55	5,89	2,424	2,4	3,37
Te	2,1	5,49	2,158	2,1	3,14
Po	2	4,91	2,19	2	-
F	3,98	10,41	4,193	4	4
Cl	3,16	8,29	2,869	3	3,56
Br	2,96	7,59	2,685	2,8	3,45
I	2,66	6,76	2,359	2,5	3,2
At	2,2	5,87	2,39	2,2	-
La	1,1	3,06	-	1,2	2,49
Ce	1,12	3,05	-	-	2,61
Pr	1,13	3,21	-	-	2,24
Nd	1,14	3,72	-	-	2,11
Pm	1,13	2,86	-	-	-
Sm	1,17	2,9	-	-	1,9
Eu	1,2	2,89	-	-	1,81
Gd	1,2	3,14	-	-	2,4
Tb	1,1	3,51	-	-	2,29
Dy	1,22	3,15	-	-	2,07
Ho	1,23	3,18	-	-	2,12
Er	1,24	3,21	-	-	2,02
Tm	1,25	3,61	-	-	2,03
Yb	1,1	3,12	-	-	1,78
Lu	1,27	2,89	1,09	-	2,68
Th	1,3	3,63	-	(IV) 1.3	2,62
U	1,38	3,36	-	(IV) 1.4 (V) 1.6 (VI) 1.8	2,45
He	-	12,29	4,16	-	-
Ne	-	10,78	4,787	-	-
Ar	-	7,88	3,242	-	-
Kr	3,23	7	2,966	-	-
Xe	3,02	6,07	2,582	-	-
Rn	2,81	5,37	2,6	-	-

Ҡәтғи әйткәндә, элементҡа даими электр тиҫкәрелек бирелмәй. Атомдың электр тиҫкәрелеге күп факторҙарға, атап әйткәндә, атомдың валентлыҡ торошона, формаль окисланыу торошона, ҡушылыу төрөнә, координация һанына, молекуляр системала атом мөхитен тәшкил иткән лигандарҙың тәбиғәтенә һәм башҡаларға бәйле .Һуңғы ваҡытта электр тиҫкәрелеген билдәләү өсөн йышыраҡ бәйләнеш барлыҡҡа килеүҙә ҡатнашҡан атом орбитале тибына һәм уның электрон күсеүенә бәйле орбиталь электр тиҫкәрелек ҡулланыла, йәғни атом орбитаһын бүленмәгән электрон пар биләй. Ләкин электр тиҫкәрелеген интерпретациялауҙа һәм билдәләүҙә ҡыйынлыҡтар булыуға ҡарамаҫтан, ул молекуляр системала бәйләнештәрҙең характерын, шул иҫәптән бәйләүсе энергия, электрон зарядының бүленеүе һәм ионлыҡ (полярлыҡ) дәрәжәһе, даими көс һәм башҡаларҙы индереп, сифатлы тасуирлау һәм күҙаллау өсөн кәрәк булып ҡала.

Квант химияһының йылдам үҫеше осоронда молекуляр ҡатламдарҙы тасуирлау сараһы булараҡ (XX быуаттың уртаһы һәм икенсе яртыһы) Л. Полингтың алымы уңышлы була, ул башҡа тикшеренеүҙәр менән бер рәттән электр тиҫкәрелегенең үҙ шкалаһын индерә, унда «стандарт» элементтарҙан иң ҙур электр тиҫкәрелек фтор элементында: ул 4-кә тигеҙ (${\chi }({\rm {{F})~{\approx }~4,1}}$), ә минималь — франций (${\chi }({\rm {{Fr})~{\approx }~0,7}}$).

Бәйләнештең ионлылыҡ дәрәжәһе, йәғни электр тиҫкәрелекле атом валентлыҡ электрондарҙы үҙенә тулыһынса "тартып ала", был теорияла шулай билдәләнә:

${\omega }=1-{\exp {\left(-{\frac {({\Delta }{\chi })^{2}}{4}}\right)}}$

бында ${\Delta }{\chi }$ — электр тиҫкәрелеге атомдарының бәйләнештәре булдырыусы айырма .

Хәҙерге ваҡытта иң үҫешкән алымдарҙың береһе — Сандерсон алымы. Бындай ҡараш атомдар араһында химик бәйләнеш барлыҡҡа килгән ваҡыттағы электр тиҫкәрелекте тигеҙләү идеяһына нигеҙләнә. Күп һанлы тикшеренеүҙәрҙә Сандерсон электр тиҫкәрелектәре һәм периодик таблицаһы элементтарының күпселек өлөшөнөң органик булмаған берләшмәләренең мөһим физикохимик үҙенсәлектәре араһында мөнәсәбәттәр табыла.

Органик берләшмәләр өсөн молекула атомдары араһында электр тиҫкәрелекте ҡайтанан бүлеүгә нигеҙеҙләнгән Сандерсон ысулын үҙгәртеү ҙә бик емешле була.

Атомдарҙың электр тиҫкәрелегенең практик масштабы

Электр тиҫкәреелек шкалаһы араһындағы бәйләнеште ентекле эҙләү атомдарҙың электр тиҫкәрелек практик масштабын һайлауҙа яңыса ҡараш булдырырға мөмкинлек бирә. Атомдарҙың электр тиҫкәрелек ғәмәли масштабы Луо-Бенсон концепцияһына нигеҙләнә, унда ковалент радиус r. төшөнсәһе ҡулланыла. Физик мәғәнәгә ярашлы, атом χLB электр тиҫкәрелек атом ядроһынан r. алыҫлыҡта урынлашҡан валентлыҡ электрондың тартылыу энергияһына пропорциональ дәүмәл булып тора:

$\chi _{\text{ЛБ}}={\frac {m+n}{r}}$

m и n унда — һанда p һәм s - элктрондарҙың валентлыҡ атом тышсаһында.

Луо һәм Бенсон χ _ЛБ (атомдарҙың электр тиҫкәрелеге ) ҡиммәте өсөн теүәлерәк «ковалентлы потенциал» исемен тәҡдим итә. Электр тиҫкәрелеге ғәмәли масштабын үҫтереү барышында Луо һәм Бенсон шкалаһы d- и f элементтарының электр тиҫкәрелеге менән тулыландырыла, бының өсөн иҫәпләү контроленә икегә тигеҙ тышҡы электрондар һаны индерелә. Таблицала атомдарҙың электр тиҫкәрелеге ҡиммәттәре ғәмәли масштабта χ* һәм уларҙың ковалент радиустарының р (Å) ҡиммәттәре бирелә:

Ғәмәли χ* шкалала атомдарҙың электр тиҫкәрелеге һәм уларҙың ковалент r, (Å) радиустары

Z Элемент χ* r 1 H 2,7 0,371 3 Li 0,75 1,337 4 Be 2,08 0,96 5 B 3,66 0,82 6 C 5,19 0,771 7 N 6,67 0,75 8 O 8,11 0,74 9 F 9,915 0,706 11 Na 0,65 1,539 12 Mg 1,54 1,30 13 Al 2,40 1,248 14 Si 3,41 1,173 15 P 4,55 1,10 16 S 5,77 1,04 17 Cl 7,04 0,994 19 K 0,51 1,953 20 Ca 1,15 1,74 21 Sc 1,49 1,34 22 Ti 1,57 1,27 23 V 1,65 1,21 24 Cr 1,72 1,16 25 Mn 1,71 1,17 26 Fe 1,72 1,16 27 Co 1,83 1,09 28 Ni 1,92 1,04 29 Cu 2,30 0,87 30 Zn 1,87 1,07 31 Ga 2,38 1,26 32 Ge 3,24 1,223 33 As 4,20 1,19 34 Se 5,13 1,17 35 Br 6,13 1,141 37 Rb 0,48 2,087 38 Sr 1,05 1,91 39 Y 1,31 1,52 40 Zr 1,40 1,43 41 Nb 1,43 1,40 42 Mo 1,46 1,37 43 Tc 1,56 1,28 44 Ru 1,65 1,21 45 Rh 1,69 1,18 46 Pd 1,80 1,11 47 Ag 1,79 1,12 48 Cd 1,56 1,28 49 In 2,00 1,497 50 Sn 2,83 1,412 51 Sb 3,62 1,38 52 Te 4,38 1,37 53 I 5,25 1,333 55 Cs 0,43 2,323 56 Ba 1,01 1,98 57 La 1,17 1,71 59 Pr 1,20 1,66 61 Pm 1,23 1,63 63 Eu 1,23 1,62 65 Tb 1,28 1,56 67 Ho 1,31 1,53 69 Tm 1,33 1,50 70 Yb 1,34 1,49 71 Lu 1,36 1,47 72 Hf 1,41 1,42 73 Ta 1,44 1,39 74 W 1,45 1,38 75 Re 1,46 1,37 76 Os 1,46 1,37 77 Ir 1,46 1,37 78 Pt 1,49 1,34 79 Au 1,50 1,33 80 Hg 1,51 1,32 81 Tl 1,91 1,57 82 Pb 2,60 1,55 83 Bi 3,29 1,52 84 Po 4,03 1,49 85 At 4,67 1,50

Таблицала бирелгән йыйылма, χ* ҡиммәте электр тиҫкәрелеге ғәмәли масштабының мөһим үҙенсәлеген күрһәтә: χ*(H) =2,7 металдар (M) һәм металл булмағандар араһындағы аныҡ сикте билдәләй[N]: χ (M) <  χ*H]. Иҫкәрмә булып һуңғы күсмә металдар (Sn, Bi, Po) тора, шул уҡ ваҡытта электр тиҫкәрелек ҡиммәттәре, металдарҙан тыш водородтың түбән электр тиҫкәрелеге, күпселек (B, Si, Ge, As, Sb, Sb, Te) һәм Парр-Пирсон шкалаһы буйынса хатта углерод, фосфор, көкөрт, селен, иод..

Водородтың ғәмәли масштабтағы айырым торошо водородтың электр тиҫкәрлеге элементтарҙың электр тиҫкәрелеге «үлсәме» тип ҡарарға нигеҙ бирә, был χ*χ (X) /χ *(H) нисбәте тип билдәләнгән үлсәмһеҙ ғәмәли шкалаға күсеү мөмкинлеген бирә.*(X)/ χ*(Н).

Электр тиҫкәрелектең сағыштырма ҡиммәттәре

Төркөм

I A

II A

III B

IV B

V B

VI B

VII B

VIII B

VIII B

VIII B

I B

II B

III A

IV A

V A

VI A

VII A

VIII A

Период

1

H 2,20

He 4,5

2

Li 0,99

Be 1,57

B 2,04

C 2,55

N 3,04

O 3,44

F 3,98

Ne 4,4

3

Na 0,98

Mg 1,31

Al 1,61

Si 1,90

P 2,19

S 2,58

Cl 3,16

Ar 4,3

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

As 2,18

Se 2,55

Br 2,96

Kr 3,00

5

Rb 0,82

Sr 0,95

Y 1,22

Zr 1,33

Nb 1,6

Mo 2,16

Tc 1,9

Ru 2,2

Rh 2,28

Pd 2,20

Ag 1,93

Cd 1,69

In 1,78

Sn 1,96

Sb 2,05

Te 2,1

I 2,66

Xe 2,60

6

Cs 0,79

Ba 0,89

*

Hf 1,3

Ta 1,5

W 2,36

Re 1,9

Os 2,2

Ir 2,20

Pt 2,28

Au 2,54

Hg 2,00

Tl 1,62

Pb 2,33

Bi 2,02

Po 2,0

At 2,2

Rn 2,2

7

Fr 0,7

Ra 0,9

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

Лантаноиды

*

La 1,1

Ce 1,12

Pr 1,13

Nd 1,14

Pm 1,13

Sm 1,17

Eu 1,2

Gd 1,2

Tb 1,1

Dy 1,22

Ho 1,23

Er 1,24

Tm 1,25

Yb 1,1

Lu 1,27

Актиноиды

**

Ac 1,1

Th 1,3

Pa 1,5

U 1,38

Np 1,36

Pu 1,28

Am 1,13

Cm 1,28

Bk 1,3

Cf 1,3

Es 1,3

Fm 1,3

Md 1,3

No 1,3

Lr 1,291

Һылтанмалар

• Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. «Химия /Органик булмаған химия» Урта мәктәптең 8-се класы өсөн. Башҡортса 2-се баҫмаһы. — Өфө: «Китап», 1994 й. — С. 160.