Electronegatividad

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Serie química:La electronegatividad es la tendencia que tienen los átomos de atraer electrones.

Electronegatividad. Es una medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente. Los diferentes valores de electronegatividad se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de Mulliken.

Contenido

Definición

La electronegatividad, es una propiedad química que mide la capacidad de un átomo (o de manera menos frecuente un grupo funcional) para atraer hacia él los electrones, o densidad electrónica, cuando forma un enlace covalente en una molécula. También debemos considerar la distribución de densidad electrónica alrededor de un átomo determinado frente a otros, tanto en una especie molecular como en un compuesto no molecular.

Variación periódica

Las electronegatividades de los elementos representativos aumentan de izquierda a derecha a lo largo de los periodos y de abajo a arriba dentro de cada grupo. Las variaciones de electronegatividades de los elementos de transición no son tan regulares. En general, las energías de ionización y las electronegatividades son inferiores para los elementos de la zona inferior izquierda de la tabla periódica que para los de la zona superior derecha.

El concepto de la electronegatividad es muy útil para conocer el tipo de enlace que originarán dos átomos en su unión:

El enlace entre átomos de la misma clase y de la misma electronegatividad es apolar. Cuanto mayores sean las diferencias de electronegatividad entre dos átomos tanto mayor será la densidad electrónica del orbital molecular en las proximidades del átomo más electronegativo. Se origina un enlace polar.

Cuando la diferencia de electronegatividades es suficientemente alta, se produce una transferencia completa de electrones, dando lugar a la formación de especies iónicas. Los metales son de baja electronegatividad por lo que tienden a regalar electrones para formar iones positivos, y los no metales son menos electronegativos, por eso forman iones negativos. Al conoce la electronegatividad de los elementos se puede predecir fácilmente el modelo de enlace que formaran (iónico, covalente, coordinado, polar y no polar); cuanto mas fuerte sea el enlace, tanto mayor será la diferencia de electronegatividades.

Ejemplo: el potasio, es un átomo que presenta muy poca afinidad por los electrones. Posee una electronegatividad de tan solo 0.8 mientras que el silicio (Si), cuya afinidad de los electrones es moderada, tiene una electronegatividad de 1.8

Los elementos al combinarse entre si intercambian o seden electrones, de tal manera que alcanzan la configuración electrónica semejante a la de un gas noble, formando de esta manera lo que llamamos enlace químico.

Tipos de enlaces

  • En el modelo iónico de enlace el átomo que cede un electrón o mas se convierte en catión y el que lo recibe, en anión. La unión persiste por que los iones se atraen.
  • En el modelo covalente de enlace los electrones de valencia son compartidos por los dos átomos que se enlazan. El enlace persiste por que los electrones se sitúan entre ambos núcleos y esto evita la repulsión entre ellos.
  • En el modelo metálico los electrones se mueven libremente entre iones (+). Precisamente esta propiedad ocasiona que los metales conduzcan la corriente eléctrica.

Escala de Pauling

Pauling la definió como la capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia así. Sus valores, basados en datos termoquímicos, han sido determinados en una escala arbitraria, denominada escala de Pauling, cuyo valor máximo es 4 que es el valor asignado al flúor, el elemento más electronegativo. El elemento menos electronegativo, el cesio, tiene una electronegatividad de 0,7.

La electronegatividad de un átomo determinado está afectada fundamentalmente por dos magnitudes, su masa atómica y la distancia promedio de los electrones de valencia con respecto al núcleo atómico. Esta propiedad se ha podido correlacionar con otras propiedades atómicas y moleculares. Fue Linus Pauling el investigador que propuso esta magnitud por primera vez en el año 1932, como un desarrollo más de su teoría del enlace de valencia. La electronegatividad no se puede medir experimentalmente de manera directa como, por ejemplo, la energía de ionización, pero se puede determinar de manera indirecta efectuando cálculos a partir de otras propiedades atómicas o moleculares.

Se han propuesto distintos métodos para su determinación y aunque hay pequeñas diferencias entre los resultados obtenidos todos los métodos muestran la misma tendencia periódica entre los elementos.

El procedimiento de cálculo más común es el inicialmente propuesto por Pauling. El resultado obtenido mediante este procedimiento es un número adimensional que se incluye dentro de la escala de Pauling. Escala que varía entre 0,7 para el elemento menos electronegativo y 4,0 para el mayor.

Es interesante señalar que la electronegatividad no es estrictamente una propiedad atómica, pues se refiere a un átomo dentro de una molécula3 y, por tanto, puede variar ligeramente cuando varía el "entorno"4 de un mismo átomo en distintos enlaces de distintas moléculas. La propiedad equivalente de la electronegatividad para un átomo aislado sería la afinidad electrónica o electroafinidad.

Dos átomos con electronegatividades muy diferentes forman un enlace iónico. Pares de átomos con diferencias pequeñas de electronegatividad forman enlaces covalentes polares con la carga negativa en el átomo de mayor electronegatividad.

Cálculo de la electronegatividad

Conociendo las energías de los enlaces A-A y B-B, se puede calcular el parámetro D como sigue:

  • Δ = EAB – ½ (EAA + EBB)

Este parámetro da una idea acerca de la desviación que el enlace A-B pueda tener desde una situación de enlace covalente puro. Cuanto mayor sea D, mayor será la contribución iónica a ese enlace, y en ese sentido aumenta la diferencia de electronegatividad entre ambos elementos A y B.

La definición de electronegatividad de Pauling viene dada por la siguiente expresión:

  • | χA - χB | = 0.102 x √Δ Δ (kJ/mol)

La figura que se encuentra debajo muestra la variación de la electronegatividad de Pauling con respecto al número atómico, apreciándose una evolución similar a la ya observada en el radio iónico o en la energía de ionización.

escala de pauling.jpg

La escala de Pauling presenta algunas limitaciones, pues por ejemplo dependen del número de oxidación del elemento (la figura corresponde a los valores del máximo estado de oxidación de cada elemento). Sin embargo, esta escala es muy adecuada para calcular energías de enlace entre elementos de diferente electronegatividad así como para una visualización cualitativa de la polaridad de los enlaces.

Otra definición de esta propiedad atómica fue propuesta por Robert Mulliken al observar que cuando un elemento presenta una elevada energía de ionización, I, y una elevada afinidad electrónica, Ae, entonces presenta una gran tendencia a adquirir electrones más que a perderlos. Por ello, cuando ese elemento forme parte de un compuesto químico deberá ser bastante electronegativo. Por el contrario, cuando tanto la energía de ionización, I, como la afinidad electrónica, Ae, de un elemento tengan valores bajos, dicho elemento tendrá una marcada tendencia a perder los electrones cuando forme parte de un compuesto y, en consecuencia, será clasificado como elemento electropositivo. Estas observaciones llevaron a Mulliken a proponer su propia definición de la electronegatividad conocida como electronegatividad de Mulliken, cM, que se define como el valor medio de la suma de la energía de ionización y la afinidad electrónica de un átomo:

  • χM= ½ (I+Ae)

Si tanto I como Ae son elevados entonces cM tendrá también un valor alto; por el contrario si I y Ae son bajos entonces cM tendrá un valor pequeño. Las escalas de electronegatividad de Pauling y Mulliken se pueden relacionar entre sí mediante la siguiente expresión:

  • χP = 1,35(√χM) -1,37

Una tercera escala de electronegatividad fue propuesta por Allred y Rochow, sobre la base de que esta propiedad viene determinada por el campo eléctrico sobre la superficie del átomo. El campo eléctrico para un sistema de este tipo debe ser proporcional a Zef/r2, lo que explica la forma de esta definición:

  • χAR = 0.744 + (0.3590 Zef/ r2)

donde r se expresa en Å. Las constantes numéricas se han elegido para obtener valores de electronegatividad del mismo rango que las otras escalas comentadas.

Fuente

  • Rafael León Química General Editorial Ciencia y Educación
  • Adolfo Ponjuan y Blanco Química Inorgánica Tomo I Editorial Ciencia y Educación
  • Babor, j.a y j ibarz. Química general moderna 2t. Editorial ciencia y técnica, La Habana, 1969.

Véase también