Độ âm điện — Thang Pauling, xu hướng & liên kết phân cực

Độ âm điện là thước đo tương đối về mức độ một nguyên tử hút các electron dùng chung trong một liên kết mạnh đến đâu. Trên thang Pauling, giá trị càng lớn thì lực hút lên các electron liên kết càng mạnh.

Điều này giúp bạn dự đoán nhanh độ phân cực của liên kết. Nếu hai nguyên tử liên kết hút cặp electron dùng chung gần như như nhau, liên kết sẽ gần với liên kết cộng hoá trị không phân cực. Nếu một nguyên tử hút mạnh hơn nhiều, liên kết sẽ là liên kết phân cực. Nếu độ chênh lệch rất lớn, liên kết có thể mang tính ion đáng kể.

Thang Pauling Thực Sự Cho Biết Điều Gì

Thang Pauling là một thang tương đối. Nó không đếm số electron, và cũng không phải là điện tích của một nguyên tử. Vai trò chính của nó là so sánh các nguyên tử đang liên kết.

Ví dụ, flo có một trong những giá trị độ âm điện cao nhất, nên nó có xu hướng hút mạnh các electron liên kết. Nhiều kim loại ở phía bên trái bảng tuần hoàn có giá trị thấp hơn, nên chúng hút các electron dùng chung kém mạnh hơn.

Ý tưởng thực tế rất đơn giản: với liên kết giữa các nguyên tử $A$ và $B$, hãy so sánh độ âm điện của chúng. Độ chênh lệch càng lớn thì sự chia sẻ electron càng có khả năng không đều.

Xu Hướng Tuần Hoàn Trên Bảng Tuần Hoàn

Độ âm điện nhìn chung tăng từ trái sang phải trong một chu kì và nhìn chung giảm khi đi xuống trong một nhóm.

Hình dung thông thường là:

• trong một chu kì, các nguyên tử có xu hướng hút electron liên kết mạnh hơn
• trong một nhóm, các nguyên tử lớn hơn thường hút cặp electron liên kết yếu hơn

Đây là xu hướng tổng quát, không phải quy tắc chính xác cho mọi nguyên tố trong mọi tình huống. Trong hoá học nhập môn, khí hiếm thường không được đưa vào các bảng độ âm điện đơn giản vì nhiều nguyên tố trong số đó không tạo liên kết thông thường ở điều kiện chuẩn.

Ví Dụ Có Tính Toán: Vì Sao Liên Kết H-Cl Là Liên Kết Phân Cực

Hiđro có độ âm điện theo Pauling khoảng $2.20$, còn clo khoảng $3.16$. Hiệu độ âm điện là

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

Độ chênh lệch đó cho thấy sự chia sẻ electron rõ ràng là không đều, nên liên kết H-Cl là liên kết cộng hoá trị phân cực.

Cặp electron dùng chung bị kéo gần về phía clo hơn, nên clo mang điện tích âm riêng phần, viết là $\delta-$, còn hiđro mang điện tích dương riêng phần, viết là $\delta+$.

Ví dụ này cho thấy công dụng chính của độ âm điện. Nó không có nghĩa là clo lấy hẳn các electron. Nhưng nó có cho biết phía nào của liên kết có mật độ electron lớn hơn.

Độ Âm Điện Dự Đoán Tốt Điều Gì

Độ âm điện hữu ích để dự đoán độ phân cực của liên kết và ước lượng vị trí xuất hiện điện tích riêng phần trong phân tử. Nó cũng giúp ích khi bàn về lực tương tác giữa các phân tử, quy luật axit-bazơ và các xu hướng phản ứng tổng quát.

Nhưng đây không phải là quy tắc đầy đủ cho toàn bộ hoá học. Hình dạng phân tử, cộng hưởng, điện tích hình thức và điều kiện phản ứng đều có thể quan trọng. Một liên kết có chênh lệch độ âm điện đáng kể có thể là liên kết phân cực, trong khi cả phân tử vẫn không phân cực nếu các moment lưỡng cực liên kết triệt tiêu nhau do tính đối xứng.

Những Sai Lầm Thường Gặp Với Độ Âm Điện

Coi Chênh Lệch Độ Âm Điện Là Ngưỡng Chính Xác

Sách giáo khoa thường đưa ra các khoảng gần đúng cho liên kết không phân cực, cộng hoá trị phân cực và ion. Những khoảng này là mẹo rút gọn hữu ích, không phải định luật phổ quát. Các trường hợp ranh giới cần được xét trong ngữ cảnh cụ thể.

Nhầm Lẫn Với Các Tính Chất Khác

Độ âm điện, năng lượng ion hoá và ái lực electron đều liên quan đến electron, nhưng chúng không phải cùng một tính chất. Độ âm điện nói riêng về khả năng hút các electron dùng chung trong một liên kết.

Chỉ Nhìn Một Giá Trị Thay Vì So Sánh Hai Nguyên Tử

Một giá trị độ âm điện đơn lẻ là chưa đủ. Độ phân cực của liên kết phụ thuộc vào sự so sánh giữa hai nguyên tử đang liên kết.

Khi Nào Độ Âm Điện Hữu Ích Nhất

Các nhà hoá học dùng độ âm điện khi họ muốn:

1. dự đoán xem một liên kết có khả năng là không phân cực hay phân cực
2. xác định nguyên tử nào trong liên kết có khả năng mang $\delta-$
3. ước lượng xem liên kết mang nhiều tính cộng hoá trị hay nhiều tính ion hơn
4. liên hệ các xu hướng tuần hoàn với hành vi liên kết thực tế

Hãy Thử So Sánh Một Số Liên Kết Tương Tự

Hãy tự thử với $C-H$, $O-H$ và $Na-Cl$. Xếp hạng các liên kết theo độ chênh lệch độ âm điện, rồi quyết định liên kết nào gần với không phân cực nhất, liên kết nào rõ ràng là cộng hoá trị phân cực, và liên kết nào có tính ion mạnh nhất. Chỉ một phép so sánh như vậy thường đã đủ để giúp bạn nhớ chắc ý tưởng này.