Elektrinis neigiamumas

Nagrinėdami periodinę cheminių elementų lentelę atkreipėme dėmesį, kad cheminiai elementai pagal savo prigimtį yra labai skirtingi.

Patys stabiliausi yra tie, kurių atomų išorinis elektronų sluoksnis yra užpildytas (3.1.1 pav.). Šių elementų atomai yra neaktyvūs, jie nesudaro jokių junginių. Jau žinote, kad tokia savybė būdinga inertinėms dujoms, kurios yra VIIIA grupėje. Visos šios grupės dujos išoriniame sluoksnyje turi po 8 elektronus, tik helis – 2.

Kitų elementų atomai yra aktyvesni – jie siekia užpildyti išorinį elektronų sluoksnį ir tapti stabilūs, todėl jungiasi tarpusavyje. Vieni jų užpildo savo išorinį elektronų sluoksnį kitų elementų atiduotais elektronais, kiti netenka savo elektronų ir taip pat įgyja užpildytą elektronų sluoksnį (3.1.2 pav.).

Prisiminkime natrio ir chloro sąveiką, kurią nagrinėjome 2.5 temoje. Susidarant natrio ir chloro junginiui, natrio atomo išorinio sluoksnio elektronas atiduodamas chloro atomui. Chloras prisijungia natrio išorinio sluoksnio elektroną ir taip papildo savo išorinių elektronų skaičių iki 8 (3.1.2 pav.). Tiek elektronų išoriniame sluoksnyje turi argono atomas, vadinasi, iš chloro atomo susidaręs neigiamasis jonas yra gana stabilus.

Natrio atomas praranda išorinį elektroną, todėl tampa teigiamuoju natrio jonu. Kartu jis netenka vieno elektronų sluoksnio. Natrio jono išorinis elektronų sluoksnis tampa užpildytas, panašus į neono atomo išorinį sluoksnį. Chloro atomas tampa neigiamuoju jonu.

Tarp teigiamąjį krūvį turinčio natrio jono ir neigiamojo jono, gauto iš chloro atomo, sukuriamas tarpusavio ryšys – gauname natrio chlorido junginį (NaCl), kurį dažnai vadiname tiesiog valgomąja druska (3.1.3 pav.).

Apie joninio ryšio ypatybes kalbėsime kiek vėliau. Dabar išsiaiškinkime, kodėl vieni elementai yra linkę atiduoti savo išorinio sluoksnio elektronus, o kiti – prisijungti. Tai lemia elementų prigimtis, kuri priklauso nuo atomo dydžio, elektronų skaičiaus išoriniame sluoksnyje, branduolyje esančių protonų skaičiaus ir kitų veiksnių.

Pabandykime įsivaizduoti, kad mes perpiešiame periodinę elementų lentelę atmesdami inertinių dujų grupę (nes šios dujos nesudaro junginių), t. y. atskirdami visus VIIIA grupės elementus. Paimkime ir pasukime likusią periodinės lentelės dalį į kairę (3.1.4 pav.).

Pavaizduokime ją tarsi piramidę. Gausime štai tokį vaizdą (3.1.5 pav.).

Kaip matome iš šio piešinio, piramidės viršūnėje atsiduria fluoras. Laipteliu žemiau yra deguonis ir chloras. Dar žemiau – azotas, siera ir bromas. Taip supaprastinta forma gali būti vaizduojamas labai svarbiõs elementų savybės – elektrinio neigiamùmo – skirtumas.

Piramidės viršūnėje esančio fluoro elektrinis neigiamumas yra didžiausias, žemiau esančių elementų – mažesnis. Kitaip tariant, elementai linkę atiduoti elektronus tiems elementams, kurie šioje piramidėje yra aukščiau. Pavyzdžiui, fluoro atomas neatiduoda savo išorinio sluoksnio elektronų jokiam elementui. Deguonis savo išorinio sluoksnio elektronus atiduoda tik fluorui, tačiau gali jų prisijungti iš visų žemiau ar šalia esančių elementų. Vadinasi, tiek azoto, tiek sieros, tiek bromo atomai gali atiduoti savo išorinio sluoksnio elektronus deguonies atomui. Jei pažvelgtume į visą periodinę lentelę, pamatytume, kad lengviausiai elektronus atiduotų periodinės lentelės kairėje ir apačioje esantys elementai (3.1.6 pav.).

Žinoma, tai supaprastinta schema. Garsus amerikiečių mokslininkas Lainas Karlas Polingas (Linus Carl Pauling, 1901–1994) pasiūlė matematinį elektrinio neigiamumo apskaičiavimo būdą. Todėl dabar naudojamasi gana tikslia elektrinio neigiamumo reikšme (3.1.7 pav.), kuri leidžia palyginti elementus pagal jų gebėjimą pritraukti elektronus.

Didesnio elektrinio neigiamumo elementų atomai prisijungia mažesnio elektrinio neigiamumo elementų elektronus (3.1.1 lentelė).

Kaip matyti iš 3.1.1 lentelės, kai kuriais atvejais elementų elektrinio neigiamumo skirtumas yra labai didelis. Nuo šio skirtumo priklauso, koks ryšys susidaro tarp sąveikaujančių elementų. Apie tokio ryšio tipus išsamiau kalbėsime kiek vėliau.