جدول الكهروسالبية

جدول السالبية الكهربائية للعناصر

فرق الكهروسالبية ونوع الرابطة

السالبية الكهربائية

يعد التيار الكهربائي مقياسًا لميلالذرة لجذب زوج من الإلكترونات المترابطة.

يستخدم مقياس بولينج بشكل شائع لقياس الكهرسلبية ، حيث يتم تعيين قيمة 4.0 للفلور الذي يعد العنصر الأكثر كهرسلبية ، وتتراوح القيم بين السيزيوم والفرنسيوم الذين يعدان الأقل كهرسلبية بقيمة 0.7.

توفر الفرق الكهروسالبي بين الذرتين المترابطتين مقياسًا تقريبيًا للقطبية المتوقعة في الرابطة وبالتالي نوع الرابطة.

عندما يكون الاختلاف صغيرًا جدًا أو يكون معدومًا، تكون الرابطة غير قطبية تساهمية، وعندما يكون الاختلاف كبيرًا، تصبح الرابطة قطبية تساهمية أو أيونية.

قيم الاختلافات الكهربائية النسبية بين الذرات في الروابط H-H و H-Cl و Na-Cl هي 0 (غير قطبية) و 0.9 (تساهمية قطبية) و 2.1 (أيونية) على التوالي.

تختلف درجة مشاركة الإلكترونات بين الذرات من التساوي تمامًا (رابطة تساهمية نقية) إلى عدم التساوي المطلق (رابطة أيونية).

تحديد الروابط القطبية

الرابطة القطبية هي رابطة تساهمية، حيث يحدث فصل الشحنة بين الطرفين، بحيث يكون أحد الطرفين موجبًا قليلاً والآخر سالبًا قليلاً.

تشمل الأمثلة معظم الروابط التساهمية، ومن الأمثلة النموذجية رابطة الهيدروجين والكلور في حمض الهيدروكلوريك، أو روابط الهيدروجين والأكسجين في الماء.

ولتحديد الكهروسالبية والقطبية بين الذرات والجزيئات فهي كالتالي:

ارتباط الذرات

أولًا ضع في اعتبارك رابطة بين ذرتين، A و B:

• في حال ترابطت ذرتان متساويتان من حيث الشحنة الكهروستاتيكية، فإن كل منهاتين الذرتين ستملكان نفس الميل لجذب زوج الإلكترونات المترابط، وبالتالي سيتم العثور عليه في منتصف المسافة بين الذرتين.
  للحصول على رابطة مثل هذه، يجب أن تنتمي A و B إلى نفس الذرة، وتوجد هذه الروابط في جزيئات مثل H2 أو Cl2 على سبيل المثال.

يمكن اعتبار هذا النوع من الرابطات على أنه رابطة تساهمية “نقية”، حيث يتم تقاسم الإلكترونات بالتساوي بين الذرتين.

• إذا كانت الذرة B أكثر كهروسالبية من A، فسيجذب زوج الإلكترونات B بدلاً من A.
  يعني ذلك أن الجزء ب من الرابطة يحتوي على كثافة إلكترونية أكبر من حصته العادلة، وبالتالي يكون مشحونًا سالبًا قليلاً.
  في الوقت نفسه، تصبح النهاية A أقل من الإلكترونات الموجبة قليلاً.

ارتباط الجزيئات

في جزيء صغير مثل حمض الهيدروكلوريك، إذا كانت الرابطة قطبية، فإن الجزيء بأكمله يكون قطبيًا أيضًا، بينما في CCl، تكون كل رابطة قطبية.

ومع ذلك، فإن الجزيء بشكل عام ليس قطبيًا، ويعني ذلك أنه ليس له نهاية موجبة وأخرى سالبة بشكل واضح، وإنما يتكون من جزء سالب إلى حدٍ ما في الجزء الخارجي وجزء موجب إلى حدٍ ما في الجزء الداخلي، ولكن لا يوجد فصل كامل للشحنة من الأعلى إلى الأسفل أو من اليسار إلى اليمين.

بالمقابل، فإن CHCl3 قطبي، والهيدروجين الموجود في الجزء العلوي من الجزيء أقل كهرسلبية من الكربون، مما يجعله موجبًا قليلاً.

هذا يعني أن الجزيء الآن لديه “قمة” موجبة قليلاً و “قاع” سلبي قليلاً، كما أن الجزيء القطبي بشكل عام يشارك هذا الخاصية.
يحتاج الجزيء القطبي إلى أن يكون “ذو جزء متدرج” بطريقة ما.

أمثلة على السالبية الكهربية

تعبر الكهروسالبية عن القوة التي تجذب بها الذرة الإلكترونات في رابطة كيميائية، وتحدد الفرقة الكهربائية بين ذرتين ونوع الرابطة الكيميائية التي تربطهما.

• إذا كان فرق الجهد الكهربائي أكبر من 1.7، فسيكون الرابط أيونيًا.
• إذا كان فرق الجهد الكهربائي بين 0.4 و 1.7، فإن الرابطة ستكون لها طابع التساهمية القطبية.
• أخيرًا، إذا كانت فرق الكهرباء أقل من 0.4، فإن الرابطة ستكون ذات طابع تساهميغير قطبي.

على عكس العديد من الاتجاهات الدورية الأخرى، سواء في الجدول الدوري، فإن الكهروستاتيكية لا تحتوي على وحدات فعلية.

إنّها طريقة للجمع بين اتجاهين دوريين آخرين: تشير طاقة التأين وتقارب الإلكترون إلى كمية الطاقة المطلوبة لإزالة إلكترون من ذرة محايدة.

تقارب الإلكترون هو كمية الطاقة المطلوبة أو المنبعثة عندما تكتسب ذرة محايدة إلكترونًا.

لا تتضمن الكهرباء أي وحدات، ومع ذلك، يعتبر السيزيوم العنصر الأقل كهرسلبية في مقياس بولينج للكهرباء، بقيمة 0.79، في حين يعتبر الفلور العنصر الأكثر كهرسلبية في نفس المقياس، بقيمة 4.0.

كلوريد الصوديوم

قيمة الكهرسلبية للصوديوم هي 0.9، بينما قيمة الكهرسلبية للكلور هي 3.0، والفرق بين هاتين القيمتين هو 2.1، وهذا يعني أن كلوريد الصوديوم له رابطة أيونية.

في تفاعل الأيونية، ينتزع العنصر الأكثر كهرسلبية إلكترونا من العنصر الأقل كهرسلبية، وفي هذه الحالة، يتحول الكلور إلى أيون كلوريد، بينما يتحول الصوديوم إلى أيون صوديوم.

الماء

يتميز الهيدروجين بكهرسلبية 2.0، في حين يتميز الأكسجين بكهرسلبية 3.5، وهذا يعني أن الفرق في الكهربية بينهما هو 1.5، وبالتالي فإن الماء جزيء ذو قطبية تساهمية.

وهذا يعني أن الإلكترونات تنجذب بشدة نحو العنصر الأكثر كهرسلبية، لكن الذرات لا تتأين.

في الماء، يتم سحب إلكترون من كل ذرة من ذرات الهيدروجين نحو ذرة الأكسجين، في هذه الحالة، تحتوي ذرة الأكسجين على شحنة سالبة جزئية، بينما تحتوي ذرات الهيدروجين على شحنة موجبة جزئية.

غاز الهيدروجين

في غاز الهيدروجين، تترابط ذرات الهيدروجين معًا، ولا يوجد فرق في الكهروسالبية بين هذه الذرات.

تُعد هذه الروابط التساهمية غير قطبية، وفي هذه الحالة، لا تفضل إلكترونات الذرتين إحداهما على الأخرى، بل يدورون حول كلتا النواة معًا، ويُقال إنهم مشتركون بين الذرتين. ويمكن أن تكون الروابط التساهمية موجودة بين عنصرين مختلفين أيضًا، طالما كان فرق الكهرسلبية بينهما أقل من 0.4.

الكهروسالبية والقطبية

يتم التحقق مما إذا كانت الروابط غير قطبية أو تشاركية قطبية بواسطة الخاصية الكهروسالبية للذرات الرابطة.

يعد الكهروسالبية مقياسًا لميل الذرة لجذب الإلكترونات، أو كثافة الإلكترون، نحو نفسها، ويحدد طريقة توزيع الإلكترونات المشتركة بين الذرتين في الرابطة.

كلما زادت قوة جذب الذرة للإلكترونات في روابطها، زادت كهرسلبيتها.

تتم إزاحة الإلكترونات الموجودة في الرابطة التاهمية القطبية نحو الذرة الأكثر كهرسلبية؛ وبالتالي، يحتوي الذرة الأكثر كهرسلبية على شحنة سالبة جزئية.

كلما زاد الاختلاف في الكهربية، زادت الاستقطاب في توزيع الإلكترون وتزايدت الشحنات الجزئية للذرات.

الكهروسالبية مقابل تقارب الإلكترون

ينبغي علينا أن نحرص على عدم الخلط بين الكهروسالبية وتقارب الإلكترون.

تعد مقدار تقارب الإلكترون لعنصر ما كمية مادية قابلة للقياس، حيث تمثل الطاقة المنبعثة أو الممتصة عندما تكتسب ذرة غازية معزولة إلكترونًا، ويتم قياسها بالكيلوجول/المول.

تصف الكهروسالبية مدى قوة جذب الذرة للإلكترونات في الروابط الكيميائية، وهي كمية غير ذات أبعاد يتم حسابها وليس قياسها.

اشتق باولينج القيم الكهربائية الأولية عن طريق مقارنة الطاقة المطلوبة لكسر أنواع مختلفة من الروابط، واختار مقياسًا تراوحت قيمه بين 0 و 4.