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電負性

鎖定
電負性 [1]  是元素的原子在化合物中吸引電子的能力的標度。元素的電負性越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強。又稱為相對電負性,簡稱電負性,也叫電負度。電負性綜合考慮了電離能電子親合能,首先由萊納斯·卡爾·鮑林於1932年引入電負性的概念,用來表示兩個不同原子間形成化學鍵時吸引電子能力的相對強弱,是元素的原子在分子中吸引共用電子的能力,通常以希臘字母χ為電負性的符號。
鮑林給電負性下的定義為“電負性是元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度”。元素電負性數值越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強;反之,電負性數值越小,相應原子在化合物中吸引電子的能力越弱(稀有氣體原子除外)。一個物理概念,確立概念和建立標度常常是兩回事。同一個物理量,標度不同,數值不同。電負性可以通過多種實驗的和理論的方法來建立標度。電負性可以理解為元素的非金屬性,但二者不完全等價。電負性強調共用電子對偏移方向,而非金屬性側重於電子的得失。
中文名
電負性
外文名
electronegativity
學    科
化學
應    用
化學物質性質研究
定    義
元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度
別    名
電負度
提出時間
1932年
符    號
χ
提出者
萊納斯·卡爾·鮑林

電負性計算方法

首先需要説明,電負性是相對值,所以沒有單位。而且電負性的計算方法有多種(即採用不同的標度),因而每一種方法的電負性數值都不同,所以利用電負性值時,必須是同一套數值進行比較。比較有代表性的電負性計算方法有3種:
① 1932年L.C.鮑林提出的標度,根據熱化學數據和分子的鍵能,指定氟的電負性為4.0(後人改為3.98),計算其他元素的相對電負性(稀有氣體未計)。 [2] 
原始鮑林電負性表 原始鮑林電負性表
修正鮑林電負性表 修正鮑林電負性表
其中
分別指AB、A2、B2分子的鍵能 [3] 
②1934年R.S.馬利肯從電離勢和電子親合能計算的絕對電負性,即電離能和電子親和能的平均值。
I電離能A電子親和能(放熱為正,吸熱為負) [4] 
③1956年A.L.阿萊和E.羅周提出的建立在核和成鍵原子的電子靜電作用基礎上的電負性。
,其中
有效核電荷數,r為半徑
阿萊-羅周電負性表 阿萊-羅周電負性表
④1989年L.C.Allen根據光譜實驗數據以基態自由原子價層電子的平均單位電子能量為基礎獲得主族元素的電負性:
Allen光譜電負性表 Allen光譜電負性表
mn分別為p軌道s軌道上的電子數,EpEs分別為p軌道和s軌道的電子平均能量 [5] 
常見元素電負性大小(鮑林標度)
非金屬系:氟>氧>氯>氮>溴> 碘>硫>碳
金屬系:鋁>鈹>鎂>鈣>鋰>鈉>鉀

電負性週期變化

氫 2.20 鋰0.98 鈹 1.57 硼 2.04 碳 2.55 氮 3.04 氧 3.44 氟 3.98
鈉 0.93 鎂 1.31 鋁 1.61 硅 1.90 磷 2.19 硫 2.58 氯 3.16
鉀 0.82 鈣 1.00 錳 1.55 鐵 1.83 鎳 1.91 銅 1.9 鋅 1.65 鎵 1.81 鍺 2.01 砷 2.18 硒 2.48 溴 2.96
銣 0.82 鍶 0.95 銀 1.93 碘 2.66 鋇 0.89 金 2.54 鉛 2.33
一般來説,週期表從左到右,元素的電負性逐漸變大;週期表從上到下,元素的電負性逐漸變小。
電負性也可以作為判斷元素的金屬性非金屬性強弱的尺度。一般來説,電負性大於1.8的是非金屬元素,小於1.8的是金屬元素,而位於非金屬三角區邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右,它們既有金屬性又有非金屬性 [2] 

電負性遞變規律

1.隨着原子序號的遞增,元素的電負性呈現週期性變化
2.同一週期,從左到右元素電負性遞增,同一主族,自上而下元素電負性遞減。對副族而言,同族元素的電負性也大體呈現這種變化趨勢。因此,電負性大的元素集中在元素週期表的右上角,電負性小的元素集中在左下角。
3.電負性越大的非金屬元素越活躍,電負性越小的金屬元素越活潑。氟的電負性最大(4.0),是最容易參與反應的非金屬;電負性最小的元素(0.79)銫是最活潑的金屬。
4.過渡元素的電負性值無明顯規律。

電負性主要應用

(1)判斷元素的金屬性非金屬性。一般認為,電負性大於1.8的是非金屬元素,小於1.8的是金屬元素,在1.8左右的元素既有金屬性又有非金屬性。
(2)判斷化合物中元素化合價的正負。電負性數值小的元素在化合物吸引電子的能力弱,元素的化合價為正值;電負性大的元素在化合物中吸引電子的能力強,元素的化合價為負值。
(3)判斷分子的極性和鍵型。電負性相同的非金屬元素化合形成化合物時,形成非極性共價鍵,其分子都是非極性分子;通常認為,電負性差值小於1.7的兩種元素的原子之間形成極性共價鍵,相應的化合物是共價化合物;電負性差值大於1.7的兩種元素化合時,形成離子鍵,相應的化合物為離子化合物
(4)元素週期表中的“對角線規則”。元素週期表中某些主族元素與右下方的主族元素電負性相近,性質相似。
(5)解釋核磁共振譜分析中的化學位移 [6]  。電負性較大的原子的吸電子誘導效應會使化學位移移向低場。
參考資料
  • 1.    電負性、鍵強度、靜電學、非鍵相互作用  .網易[引用日期2016-11-09]
  • 2.    吳國慶.化學選修三.北京市海淀區:人民教育出版社,2009:18
  • 3.    汪紀苗,史定海.高中化學培優基礎教程.浙江:浙江大學出版社,2010:64-65
  • 4.    徐光憲.物質結構 第二版:高等教育出版社,1987
  • 5.    大連理工大學無機化學教研室.無機化學 第五版:高等教育出版社,2006:256
  • 6.    王彥廣,呂萍,傅春玲,馬成.有機化學.北京:化學工業出版社,2016:201