Viens no lielākajiem sasniegumiem zinātniskajā līmenī bija elementu klasifikācija un organizēšana. Matērijas īpašību izpēte datēta ar alķīmiķu laikiem, šīs teritorijas zinātniekiem vienmēr bija prātā, cik svarīgi ir izveidot klasifikācijas sistēmu, kas ļautu kārtīgi pārvaldīt tajā laikā zināmos elementus.
No turienes pēc daudziem mēģinājumiem tika izstrādāta plaši pazīstamā elektronegativitātes tabula, kas pazīstama arī kā Mendeļejeva periodiskā tabula, kas ir visefektīvākā klasifikācijas un organizācijas sistēma, kāda mums ir līdz šim. Tajā elementi ir sakārtoti to elektronegativitātes funkcija, kas mēra tā pēdējā apvalka elektronu spēju apvienoties ar citiem atomiem, bet mēs par to runāsim.
Kas ir elektronegativitāte?
Pirms pilnībā iedziļināties tēmā, ir svarīgi precizēt, ka visu matēriju veido atomi, kā to definēja Džons Daltons 1803. gadā. Atoms ir vielas elementāra un nedalāma vienība, kas sastāv no kodola, ap kuru elektroni un protoni rotē eliptiskajās orbītās, un tie ir elektroni, kas atrodas elementa pēdējā slānī tā agregācijas stāvoklī nosaka katra materiāla ietilpību veidot savienojumus. Tas ir tas, kas nosaka elektronegativitāti, atoma spēju savienoties, izmantojot saites ar citiem atomiem.
Šo procesu nosaka divu lielumu darbība:
- Atomu masa: Kāda ir protonu un neitronu kopējā masa vienā atomā.
- Valences elektroni: Negatīvi lādētas daļiņas, kas atrodas pēdējā atoma slānī, kas veido pieejamo daļiņu daudzumu, lai veiktu apmaiņu savienojumu veidošanā.
Elektronegativitātes tabulas izstrāde
Meklējot atbilstošu elementu klasifikāciju, daudzi zinātnieki izstrādāja idejas par to, kas varētu būt piemērota sistēma, caur kuru elementiem varētu piekļūt sakārtotā veidā, ņemot vērā to īpašības. Šādi zinātnieki sniedza nozīmīgu ieguldījumu, kas veicināja pašreizējās elektronegativitātes tabulas izstrādi:
- Antuāns Lavoizjē: Šī zinātnieka veiktā elementu klasifikācija tika veikta patvaļīgi, neņemot vērā nekādus klasifikācijas kritērijus, tāpēc viņa klasifikācija nebija pārāk veiksmīga.
- Johans Dobereiner: Šis zinātnieks ir pazīstams ar tādu triādes izstrādi, kas nes viņa vārdu. Viņš izstrādāja pētījumu, kurā viņš grupēja elementus trijās grupās, salīdzinot, secinot, ka to relatīvā atomu masa (kuras nosaka, izmantojot masas spektrometru), un noteiktas to fizikālo īpašību vērtības bija savstarpēji saistītas. Tāpēc tos varēja paredzēt ar matemātisko tuvinājumu palīdzību. Lielbritānijas ķīmiķis Džons Ņūlands, strādāja uz Dobereiner izstrādātās bāzes, un tādējādi izdevās pasūtīt elementus tabulā ar relatīvās atomu masas elementu grupējumiem pieaugošā formā; Ar šo grupējumu briti centās izstrādāt tabulu, kur periodiski atkārtotu elementu fizikālās īpašības. Tā kā šādi atkārtojumi tika grupēti ap 8 elementiem, tos apzīmēja ar "Oktāvu likums".
- Lotārs Meijers: Viņš ir pazīstams ar zināšanu paplašināšanu komponentu fizikālo īpašību un atomu īpašību attiecību izpētes jomā. Viņa darbs papildināja Mendelejeva darbu un, savukārt, bija neatkarīgs no tā.
- Dmitrijs Mendeļejevs: Pamatojoties uz periodisks likums, šis zinātnieks izstrādāja visveiksmīgāko elementu klasifikācijas darbu, kas joprojām ir spēkā (ar modifikācijām, kurās pievienoti jaunie atklātie elementi. Viņš klasificēja elementus, ņemot vērā to elektronegativitātes, un viņam bija redzējums atstāt rūtiņas, kur nav elementu fit, paredzot, ka būs piemērots elements, kas vēl nav atklāts. Zināmie elementi, kas izvairījās no pasūtījuma parametriem, tika atzīmēti atsevišķi, nevis patvaļīgi iekļauts (Lavoisier un Newlands kļūda). Attiecībā uz tabulas elektronegativitāti vispārējais noteikums ir šāds: Elektronegativitāte ir vērtība, kas palielinās, kad mēs virzāmies pa labi no tabulas, novērojot samazinājumu, pārejot pa kreisi. Elementiem tabulas augšdaļā ir augstākas elektronegativitātes vērtības.
Elektronegativitātes skalas
Atšķirīgās elektronegativitātes vērtības nosaka izveidojušās saites veidu, tāpēc šī procesa izpēte bija interese, un tika izstrādāti divi postulāti:
Paulinga skala: Saskaņā ar Paulinga pētījumiem tika noteikts, ka elektronegativitāte ir mainīga īpašība, jo tā ir atkarīga no elementa oksidācijas stāvokļa. Viņa novērojumi ļāva viņam noteikt, ka, ja tika veikta elektronegativitātes atņemšana vai atšķirība, mēs varētu paredzēt izveidojamās saites veidu, jo viņš izveidoja skalu:
- Jonu saite: Elektronegativitātes gradients ir lielāks vai vienāds ar 1.7. Šī saikne parasti rodas starp metāla un nemetāla elementiem.
- Kovalentā saite: Kad starpība ir robežās no 1.7 līdz 0.4. Parasti tos redz nemetāliskos savienojumos.
- Polārā saite: Atšķirībām, kas vienādas vai mazākas par 0.4.
Mullikena skala: Tas ir balstīts uz elementu elektronisko afinitāti, kas nosaka to tendenci iegūt negatīvu lādiņu, kas nosaka elementa spēju pieņemt elektronus. Tas darbojas arī ar jonu potenciāliem, kas savukārt nosaka elementa noslieci uz pozitīva lādiņa uzņemšanu (pozitīvi lādēti elementi ir tie, kas ziedo elektronus no pēdējā apvalka). Šī skala darbojas ar vidējām vērtībām.