現代元素週期表中的元素電負性

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介紹

永斯·雅各布·貝採利烏斯於1811年提出了“電負性”一詞。電負性是指在形成化學鍵時，特定化學元素的原子吸引共用電子對的傾向。其符號為X。電負性可用於定量估計鍵能、鍵的化學極性方向和強度以及其他鍵的性質。

在共價鍵中，如果結合原子的電負性差異很大，則電負性較高的原子不太可能完全控制電子對，從而形成兩個離子。在這種情況下，電負性較高的原子形成陰離子，而電負性較低的原子形成陽離子。電負性受核電荷、原子殼層中額外電子的數量和位置等因素影響。在週期表中，電負性從左到右增加，從上到下減小。

什麼是電負性？

電負性是指原子在共價鍵中吸引共用電子的能力。元素的電負性越高，它吸引共用電子的能力就越強。電負性最高的元素是那些在帶正電的原子核和價電子之間具有最少核心分子軌道，並且需要最少電子來完成其價殼層的元素。兩種結合原子之間的電負性差異將決定形成的鍵的型別。如果電負性差異較大，則形成離子鍵；如果電負性差異較小，則形成共價鍵。

由於電負性差異引起的極性鍵。

電負性的週期性趨勢

一般來說，電負性沿週期表從左到右增加，從上到下減小。因此，銫的電負性最低，而氟的電負性最高。過渡金屬和內過渡金屬之間的規律性不是很好。這個一般規律也有一些例外。由於d區收縮，鍺和鎵的電負性分別高於鋁和矽。

由於3d電子對較高的核電荷的遮蔽作用不強，過渡金屬第一排的第四周期元素原子半徑較小。較小的原子尺寸與較高的電負性相關。

電負性表

電負性的數值範圍為0到4，這決定了最終分子是極性的還是非極性的。例如，鈉和氯形成離子鍵，其中氯奪取一個電子，形成鈉陽離子(Na⁺)和氯陰離子(Cl^-)。鈉的電負性值為0.93，而氯的電負性值為3.16。下表列出了第一、二、三週期的元素及其電負性值。

惰性氣體通常不包含在元素週期表的任何趨勢中，因為每種惰性氣體都具有完整的八電子組或完整的價電子層。

原子序數	元素名稱	符號	電負性值
1	氫	H	2.2
3	鋰	Li	0.98
4	鈹	Be	1.57
5	硼	B	2.04
6	碳	C	2.55
7	氮	N	3.04
8	氧	O	3.44
9	氟	F	3.98
11	鈉	Na	0.93
12	鎂	Mg	1.31
13	鋁	Al	1.61
14	矽	Si	1.9
15	磷	P	2.19
16	硫	S	2.58
17	氯	Cl	3.16
19	鉀	K	0.82
20	鈣	Ca	1
21	鈧	Sc	1.36
22	鈦	Ti	1.54
23	釩	V	1.63
24	鉻	Cr	1.66
25	錳	Mn	1.55
26	鐵	Fe	1.83
27	鈷	Co	1.88
28	鎳	Ni	1.91
29	銅	Cu	1.9
30	鋅	Zn	1.65
31	鎵	Ga	1.81
32	鍺	Ge	2.01
33	砷	As	2.18
34	硒	Se	2.55
35	溴	Br	2.96

影響電負性的因素

以下是一些影響元素電負性的因素：

原子的氧化態

隨著氧化態的增加，原子的電負性也增加。例如，Fe⁺³的電負性高於Fe⁺²。

原子的尺寸

如果原子尺寸小，則該原子的電負性值較高。相反，尺寸大的原子將具有較低的電負性值。

原子的雜化

雜化態也影響原子的電負性。具有較強s特性的雜化會產生較高的電負性。

雜化態	s特性	電負性
sp	50%	3.29
sp2	33.33%	2.75
sp3	25%	2.48

有效核電荷

隨著有效核電荷的增加，原子更有可能吸引共享電子，從而增加電負性。

連線到原子的取代基的影響

與CH₃I相比，CF₃I中的C原子獲得更大的正電荷。因此，CF₃I中的C原子比CH₃I中的C原子電負性高得多。取代基引起原子電負性的變化會改變原子的化學行為。

結論

電負性是指原子在共價化學鍵中吸引共享電子的能力。電負性在週期表中從左到右增加，從上到下減小。兩種結合原子之間的電負性差異將決定形成的鍵的型別。

常見問題

1. 電負性差異多大才算極性？

通常，電負性差異至少為0.5才能將鍵分類為極性共價鍵。

2. 電負性差異多大才算離子鍵？

如果兩個結合原子之間的電負性差異大於2.1，則該鍵被認為是離子鍵。

3. 哪個元素的電負性值最高？

氟的電負性值最高，即3.98，所有其他電負性測量值都是相對值。

4. 哪一族元素電負性最高？

鹵素的電負性最高，而鹼金屬的電負性最低。

5. 酸的強度如何根據電負性而變化？

在元素週期表中，酸性強度沿週期從左到右增加，而沿族從上到下減弱。這是因為沿族向下原子尺寸增大（增加電子層），而沿週期向右原子尺寸減小（減少電子層）。