Eden od velikih dosežkov na znanstveni ravni je bila razvrstitev in organizacija elementov. Preučevanje lastnosti snovi sega v čas alkimistov, znanstveniki tega področja so vedno imeli v mislih pomen vzpostavitve klasifikacijskega sistema, ki bi omogočil urejeno upravljanje elementov, ki so bili takrat znani.
Od tam se je po številnih poskusih razvila znana tabela elektronegativnosti, znana tudi kot Mendelejev periodni sistem, ki je najučinkovitejši sistem razvrščanja in organizacije doslej. V njem so elementi razporejeni v odvisnost njihove elektronegativnosti, ki je merilo sposobnosti elektronov v zadnji lupini, da se kombinirajo z drugimi atomi, vendar bomo o tem govorili.
Kaj je elektronegativnost?
Preden se popolnoma poglobimo v snov, je treba pojasniti, da je vsa snov sestavljena iz atomov, kot jo je opredelil John Dalton leta 1803. Atom je elementarna in nedeljiva enota snovi, ki je sestavljena iz jedra, okoli katerega so elektroni in protoni se vrtijo v eliptičnih orbitah in elektroni, prisotni v zadnji plasti elementa v agregatnem stanju, so tisti, ki določa zmogljivost vsakega materiala za tvorbo spojin. To je tisto, kar definira elektronegativnost, sposobnost atoma, da se prek vezi veže z drugimi atomi.
Ta postopek je opredeljen z delovanjem dveh količin:
- Atomska masa: Kolikšna je skupna masa protonov in nevtronov v posameznem atomu.
- Valentni elektroni: Negativno nabiti delci, ki se nahajajo v zadnji plasti atoma in predstavljajo količino delcev, ki so na voljo za izmenjavo pri tvorbi spojin.
Razvoj tabele elektronegativnosti
V iskanju ustrezne razvrstitve elementov so številni znanstveniki razvili ideje o tem, kaj bi lahko bil primeren sistem, prek katerega bi bilo mogoče do elementov urejeno dostopati ob upoštevanju njihovih lastnosti. Naslednji znanstveniki so pomembno prispevali k razvoju trenutne tabele elektronegativnosti:
- Antoine Lavoisier: Razvrstitev elementov, ki jo je opravil ta znanstvenik, je bila izvedena samovoljno, brez upoštevanja kakršnih koli meril za razvrščanje, zato njegova razvrstitev ni bila zelo uspešna.
- Johann Doberiner: Ta znanstvenik je znan po razvoju triad, ki nosijo njegovo ime. Razvil je študijo, v kateri je elemente združil v skupino treh, s primerjavo ugotovil, da je njihova relativna atomska masa (ki se določajo z masnim spektrometrom) in nekatere vrednosti njihovih fizikalnih lastnosti so bile povezane med seboj. Zato jih je mogoče napovedati s pomočjo matematičnih približkov. Britanski kemik John newlands, delal na osnovi, ki jo je razvil Dobereiner, in tako uspel razvrstiti elemente v tabeli s skupinami elementov relativne atomske mase v naraščajoči obliki; S to razvrstitvijo so Britanci skušali razviti tabelo, v kateri je vzorec periodičnih ponovitev fizikalne lastnosti elementov. Ker so bile takšne ponovitve zbrane okoli 8 elementov, so bile označene z imenom "Zakon o osmih".
- Lothar Mayer: Znan je po širjenju znanja s področja preučevanja razmerja fizikalnih lastnosti in atomskih lastnosti komponent. Njegovo delo je dopolnjevalo delo Mendelejeva, ki pa je bilo neodvisno od njega.
- Dmitri Mendeleev: Na podlagi postulatov periodični zakon, je ta znanstvenik razvil najuspešnejše delo klasifikacije elementov, ki je še vedno v veljavi (s spremembami, v katere so dodani novi odkriti elementi. Elemente je razvrstil ob upoštevanju njihove elektronegativnosti in imel vizijo puščati polja, kjer ni fit, predvidevajoč, da bo ustrezal elementu, ki še ni bil odkrit. Znani elementi, ki so ušli parametrom naročila, so bili zabeleženi ločeno namesto da bi bili samovoljno vključeni (napaka Lavoisierja in Newlandsa). Glede elektronegativnosti v tabeli je splošno pravilo: Elektronegativnost je vrednost, ki narašča, ko se premikamo desno od mize in opazimo zmanjšanje pri premikanju v levo. Elementi na vrhu tabele imajo višje vrednosti elektronegativnosti.
Lestvice za elektronegativnost
Različne vrednosti elektronegativnosti določajo vrsto nastale vezi, zato je bil predmet tega proučevanja preučen in razvita sta bila dva postulata:
Paulingova lestvica: Po Paulingovih študijah je bilo ugotovljeno, da je elektronegativnost spremenljiva lastnost, saj je odvisna od stopnje oksidacije elementa. Njegova opazovanja so mu omogočila, da je ugotovil, da lahko v primeru odštevanja ali razlike elektronegativnosti predvidimo vrsto vezi, ki bo nastala, saj je določil lestvico:
- Jonska vez: Gradient elektronegativnosti večji ali enak 1.7. Ta vez se običajno pojavi med kovinskimi in nekovinskimi elementi.
- Kovalentna vez: Ko je razlika v območju od 1.7 do 0.4. Pogosto jih vidimo v nekovinskih spojinah.
- Polarna povezava: Za razlike, enake ali manjše od 0.4.
Mullikenova lestvica: Temelji na elektronski afiniteti elementov, ki opredeljuje njihovo težnjo po pridobivanju negativnega naboja, kar določa sposobnost elementa, da sprejema elektrone. Deluje tudi z ionskimi potenciali, ki nato določajo nagnjenost elementa, da prevzame pozitiven naboj (pozitivno nabiti elementi so tisti, ki oddajajo elektrone iz svoje zadnje lupine). Ta lestvica deluje s povprečnimi vrednostmi.