Химики из Сколтеха выявили недостатки шкалы электроотрицательности Полинга
Российские химики из Сколтеха – профессор Артем Оганов и исследователь Кристиан Тантардини – провели исследование, в ходе которого выявили недостатки в определении шкалы электроотрицательности (ЭО) ученого Лайнуса Карла Полинга. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Электроотрицательность – фундаментальное свойство атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары. Являясь необходимым показателем для рационализации стабильности, структуры и свойств молекул и твердых тел, она сформировала большую часть мышления в области структурной химии и химии твердого тела и физики.
Существует множество определений электроотрицательности, которые можно грубо классифицировать как спектроскопические (они определяются для изолированных атомов) или термохимические (характеризующие энергии связей и теплоты образования соединений).
Наиболее широко используется термохимическая шкала Полинга (1932 года), где наибольшей электроотрицательностью обладает фтор (4), а наименьшей – франций (0,7). Это значит, что фтор – самый сильный окислитель, способный притягивать электроны большинства элементов. Напротив, франций, как и другие металлы, является восстановителем. Он стремится отдать, а не принять электроны.
В своей статье ученые выявили недостатки в определении шкалы ЭО Полинга и, скорректировав их, создали новую термохимическую шкалу, где электроотрицательность стала безразмерной величиной. Новая шкала отображает интуитивно правильные тенденции для 118 элементов и приводит к улучшенному описанию химической связи (например, полярности связи) и термохимии.
По мнению Оганова, исследователи пришли к такому открытию, вычисляя ЭО Полинга под давлением. Они обнаружили, что масштаб ЭО в нормальных условиях
«не соответствует ни теоретическим, ни экспериментальным энергиям связи».
Оганов пояснил, что причина данного несоответствия в том, что Полинг рассматривал «ионную стабилизацию молекулы как аддитивный эффект».
В случае, если рассматривать ее как мультипликативный эффект, многие недостатки будут устранены.
«С помощью новой формулы и экспериментально полученных энергий химических связей мы определили электроотрицательность всех элементов и получили красивую шкалу, которая работает как для малых, так и для больших разностей в электроотрицательности»
, – отмечает ученый.
В новой шкале, в отличие от версии Полинга, электроотрицательность является безразмерной величиной и, по утверждению ученых, лучше описывает химические связи, энергии молекул и реакции.
Ученые сообщают, что новая шкала ЭО должна найти широкое применение в химии и физике.
Фото: unsplash.com
