陰電性 Electronegativity

化學原理啟迪343

1.     不同原子對化學鍵上的電子的吸引力不同，陰電性electronegativity就是在描述原子們在吸引電子的能力上的差異。陰電性的定義：組成分子的原子抓取化學鍵上的價電子靠向自己的能力。

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2.     衡量原子陰電性的方法，目前最廣為接受的是美國科學家包林Linus Pauling提出的版本。為了瞭解包林的模型，我們將以一個假設的分子H－X為例進行討論。

3.     H和X的陰電性大小如何獲得？透過比較「實際測量的H－X鍵」鍵能與「預期的H－X鍵」鍵能之間的差距。「預期的H－X鍵」鍵能就是H－H和X－X鍵能的平均能量：

預估的H－X鍵鍵能＝[(H－H鍵能)( X－X鍵能)]^1/2

實際測量act與預期exp的鍵能的差距Δ

Δ＝（H－X）act－（H－X）exp

4.     如果H與X的陰電性一樣，那麼，實際測量到的H－X鍵鍵能與預期的H－X鍵鍵能就會一樣，落差Δ是0。相反地，如果X的陰電性大於H，共價鍵的電子就會比較靠近X原子。這樣的分子化學鍵是極性的，電荷分布如下：

 H－Xδ＋δ－

這個化學鍵構成的是離子化合物。

5.     H與X之間的靜電引力將強化化學鍵的鍵能。因此實際測量到的H－X鍵鍵能會比預期的H－X鍵鍵能強。這二個原子彼此的陰電性差距愈大，離子化合物的鍵能就愈強，實際測量到的H－X鍵鍵能會比預期的H－X鍵鍵能強。

6.     包林用來計算陰電性差距的公式是：

EN(X)－EN(H)＝0.102√Δ

化學鍵的能量單位是kJ/mol。包林用這個方法先確立氟的陰電性是4.0，然後計算出各種元素的陰電性。

7.     下圖為各元素的陰電性：

8.     元素週期表呈現一個趨勢，元素的陰電性從左而右逐漸增加，由上而下逐漸遞減。元素陰電性範圍從最高的氟4.0到最低的鍅0.7。

9.     陰電性與化學鍵種類的關係如下表：

陰電性一樣的元素鍵結時，化學鍵上的2顆價電子是由二個原子平均分享，化學鍵沒有極性。

當鍵結的是二個陰電性不同的原子，價電子會完全轉移到陰電性比較高的原子，製造出離子化合物。

介於以上二種情況之間的是極性共價化學鍵，由於鍵結的二個原子彼此的陰電性有些微差距，因此價電子並不是平均由二個原子分享，而是稍微偏向某一個陰電性較強的元素。

10. 【例題】請將以下化學鍵依據極性由小而大的順序排列：H－H、O－H、Cl－H、 S－H 和F－H。

【解題】

H－H、O－H、Cl－H、 S－H 和F－H這幾個化學鍵都含有一個氫H原子，這些化學鍵的極性會增加，主因是與氫鍵結的原子的陰電性增加。依據表格查到的陰電性，排列出這些化學鍵的極性

H－H＜S－H＜Cl－H＜O－H＜F－H

共價鍵 →→→→→→→→ 極性共價鍵

H－H的陰電性差距是2.2－2.2＝0

S－H的陰電性差距是2.6－2.2＝0.4

Cl－H的陰電性差距是3.2－2.2＝1.0

O－H的陰電性差距是3.4－2.2＝1.2

F－H的陰電性差距是4.0－2.2＝1.8

11. 除了包林版本的陰電性數值，最近普林斯頓大學Leland C. Allen提出另一個版本的陰電性數值，他用每個原子的平均離子能量來定義元素的陰電性。Allen的系統可以計算單獨元素的陰電性，使元素沒有與其他原子鍵結也可計算。

12. Allen版本的陰電性指的是獨立原子的性質。包林Pauling版本的陰電性來自於鍵結原子的化學鍵能量。Allen的系統目前已為化學界所接受。

n     翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／Green-planet-solar-energy.com、Homework-help-secrets.com