ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี — สเกลพอลิง แนวโน้ม และพันธะมีขั้ว

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเป็นค่าที่ใช้เปรียบเทียบว่าอะตอมดึงดูดอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันในพันธะได้แรงเพียงใด บนสเกลพอลิง ค่ายิ่งมากยิ่งหมายถึงแรงดึงต่ออิเล็กตรอนในพันธะยิ่งมาก

แนวคิดนี้ช่วยให้คุณทำนายความมีขั้วของพันธะได้อย่างรวดเร็ว ถ้าอะตอมสองอะตอมที่เกิดพันธะดึงอิเล็กตรอนคู่ร่วมกันใกล้เคียงกัน พันธะนั้นจะใกล้เคียงกับพันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว แต่ถ้าอะตอมหนึ่งดึงแรงกว่ามาก พันธะจะมีขั้ว และถ้าความแตกต่างมีค่ามากมาก พันธะนั้นอาจมีลักษณะไอออนิกค่อนข้างสูง

สเกลพอลิงบอกอะไรจริง ๆ

สเกลพอลิงเป็น สเกลสัมพัทธ์ มันไม่ได้ใช้สำหรับนับจำนวนอิเล็กตรอน และไม่ใช่สิ่งเดียวกับประจุของอะตอม หน้าที่หลักของมันคือใช้เปรียบเทียบอะตอมที่เกิดพันธะกัน

ตัวอย่างเช่น ฟลูออรีนมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงมากค่าหนึ่ง จึงมีแนวโน้มดึงอิเล็กตรอนในพันธะได้แรง ในขณะที่โลหะหลายชนิดทางด้านซ้ายของตารางธาตุมีค่าต่ำกว่า จึงดึงอิเล็กตรอนคู่ร่วมกันได้อ่อนกว่า

แนวคิดเชิงปฏิบัตินั้นง่ายมาก สำหรับพันธะระหว่างอะตอม $A$ และ $B$ ให้เปรียบเทียบค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีของทั้งสอง ยิ่งค่าต่างกันมาก การใช้อิเล็กตรอนร่วมกันก็ยิ่งมีแนวโน้มไม่เท่ากันมาก

แนวโน้มในตารางธาตุ

โดยทั่วไป ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีจะเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาในคาบ และโดยทั่วไปจะลดลงเมื่อเลื่อนลงตามหมู่

ภาพรวมที่มักใช้คือ:

• เมื่อเคลื่อนที่ไปตามคาบจากซ้ายไปขวา อะตอมมักดึงอิเล็กตรอนในพันธะได้แรงขึ้น
• เมื่อเลื่อนลงตามหมู่ อะตอมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมักดึงอิเล็กตรอนคู่ในพันธะได้อ่อนลง

นี่เป็นแนวโน้มกว้าง ๆ ไม่ใช่กฎตายตัวสำหรับทุกธาตุในทุกสถานการณ์ ในเคมีระดับเริ่มต้น มักไม่นำแก๊สมีตระกูลมาใส่ในแผนภาพค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีแบบง่าย เพราะหลายธาตุในกลุ่มนี้ไม่ได้เกิดพันธะทั่วไปภายใต้สภาวะมาตรฐาน

ตัวอย่างคำนวณ: ทำไมพันธะ H-Cl จึงมีขั้ว

ไฮโดรเจนมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีบนสเกลพอลิงประมาณ $2.20$ และคลอรีนมีค่าประมาณ $3.16$ ดังนั้นผลต่างคือ

$$\Delta EN = 3.16 - 2.20 = 0.96$$

ผลต่างนี้แสดงให้เห็นชัดว่าการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันไม่เท่ากัน ดังนั้นพันธะ H-Cl จึงเป็นพันธะโคเวเลนต์มีขั้ว

อิเล็กตรอนคู่ร่วมกันจะถูกดึงเข้าใกล้คลอรีนมากกว่า ทำให้คลอรีนมีประจุลบบางส่วน เขียนเป็น $\delta-$ และไฮโดรเจนมีประจุบวกบางส่วน เขียนเป็น $\delta+$

ตัวอย่างนี้แสดงการใช้งานหลักของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี มัน ไม่ได้ หมายความว่าคลอรีนรับอิเล็กตรอนไปทั้งหมด แต่ บอกได้ ว่าด้านใดของพันธะมีความหนาแน่นอิเล็กตรอนมากกว่า

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีทำนายอะไรได้ดี

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมีประโยชน์ในการทำนายความมีขั้วของพันธะ และใช้ประมาณตำแหน่งที่ประจุบางส่วนจะปรากฏในโมเลกุล นอกจากนี้ยังช่วยเมื่อพูดถึงแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล แบบแผนกรด-เบส และแนวโน้มการเกิดปฏิกิริยาโดยรวม

แต่ก็ไม่ใช่กฎที่อธิบายเคมีทั้งหมดได้ รูปร่างโมเลกุล เรโซแนนซ์ ประจุฟอร์มัล และสภาวะของปฏิกิริยา ล้วนมีผลได้ พันธะที่มีความต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีชัดเจนอาจเป็นพันธะมีขั้ว แต่ทั้งโมเลกุลยังอาจไม่มีขั้วได้ หากไดโพลของพันธะหักล้างกันด้วยสมมาตร

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยเกี่ยวกับค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี

มองผลต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเป็นเส้นแบ่งตายตัว

หนังสือเรียนมักให้ช่วงค่าโดยคร่าว ๆ สำหรับพันธะไม่มีขั้ว พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว และพันธะไอออนิก ช่วงเหล่านี้เป็นทางลัดที่มีประโยชน์ แต่ไม่ใช่กฎสากล กรณีที่อยู่ก้ำกึ่งต้องพิจารณาบริบทเพิ่มเติม

สับสนกับสมบัติอื่น

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี พลังงานไอออไนเซชัน และสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน ล้วนเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน แต่ไม่ใช่สมบัติเดียวกัน ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับแรงดึงดูดต่ออิเล็กตรอน ที่ใช้ร่วมกัน ในพันธะ

ดูค่าเพียงค่าเดียวแทนที่จะเปรียบเทียบสองอะตอม

ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเพียงค่าเดียวไม่เพียงพอ ความมีขั้วของพันธะขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบระหว่างอะตอมสองอะตอมที่เกิดพันธะกัน

เมื่อใดที่ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมีประโยชน์มากที่สุด

นักเคมีใช้ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีเมื่อต้องการ:

1. ทำนายว่าพันธะมีแนวโน้มจะไม่มีขั้วหรือมีขั้ว
2. ระบุว่าอะตอมใดในพันธะมีแนวโน้มเป็น $\delta-$
3. ประเมินว่าพันธะมีลักษณะโคเวเลนต์มากกว่าหรือมีลักษณะไอออนิกมากกว่า
4. เชื่อมโยงแนวโน้มในตารางธาตุกับพฤติกรรมการเกิดพันธะจริง

ลองเปรียบเทียบพันธะที่คล้ายกัน

ลองทำด้วยตัวเองกับ $C-H$, $O-H$ และ $Na-Cl$ จัดลำดับพันธะตามผลต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี แล้วตัดสินว่าพันธะใดใกล้เคียงกับไม่มีขั้วมากที่สุด พันธะใดเป็นโคเวเลนต์มีขั้วอย่างชัดเจน และพันธะใดมีลักษณะไอออนิกมากที่สุด การเปรียบเทียบเพียงครั้งเดียวแบบนี้มักเพียงพอที่จะทำให้เข้าใจแนวคิดได้ชัดเจน