Elektronegativität

Elektronegativität (Abkürzung EN; Formelzeichen $\chi$ ) ist ein relatives Maß für die Fähigkeit eines Atoms, in einer chemischen Bindung die Bindungselektronen an sich zu ziehen. Sie wird unter anderem von der Kernladung und dem Atomradius bestimmt (Erläuterungen zu den Zusammenhängen sind in den Abschnitten der einzelnen Skalen nachzulesen). Die Elektronegativität kann daher als Anhaltspunkt für die Polarität und den Ionenbindungscharakter einer Bindung genommen werden: Je höher der Unterschied in der Elektronegativität der gebundenen Elemente, desto polarer ist die Bindung.

Atome mit hoher Elektronegativität bezeichnet man auch als elektronegativ, solche mit geringer Elektronegativität als elektropositiv. Die Elektronegativität nimmt in der Regel innerhalb einer Elementperiode von links nach rechts zu, und innerhalb einer Elementgruppe von unten nach oben zu.

Einteilungssysteme

Das Elektronegativitäts-Modell wurde 1932 durch Linus Pauling eingeführt und später mehrmals verfeinert. Heute finden neben der Pauling-Skala auch die Skalen von Allred-Rochow und Mulliken Verwendung.

Allred-Rochow-Skala

Die Elektronegativität nach A. L. Allred und E. G. Rochow wird oft auch mit $c_{AR}$ oder $\chi _{AR}$ bezeichnet.

Die Skala beruht auf der Überlegung, dass die Elektronegativität proportional zur elektrostatische Anziehungskraft F, die die Kernladung Z auf die Bindungselektronen (von inneren Elektronen abgeschirmt) ausübt, ist:

F\propto {\frac {e^{2}\cdot Z_{\rm {eff}}}{r^{2}}}

wobei r der Atomradius, e die Elementarladung und $Z_{\rm {eff}}$ die effektive Kernladungszahl ist.

Tabelle der Werte nach Allred-Rochow

Gruppe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Periode

1

H
2,20

He
5,20

2

Li
0,97

Be
1,47

B
2,01

C
2,50

N
3,07

O
3,50

F
4,10

Ne
4,50

3

Na
1,01

Mg
1,23

Al
1,47

Si
1,74

P
2,06

S
2,44

Cl
2,83

Ar
3,20

4

K
0,91

Ca
1,04

Sc
1,20

Ti
1,32

V
1,45

Cr
1,56

Mn
1,60

Fe
1,64

Co
1,70

Ni
1,75

Cu
1,75

Zn
1,66

Ga
1,82

Ge
2,02

As
2,20

Se
2,48

Br
2,74

Kr
2,90

5

Rb
0,89

Sr
0,99

Y
1,11

Zr
1,22

Nb
1,23

Mo
1,30

Tc
1,36

Ru
1,42

Rh
1,45

Pd
1,30

Ag
1,42

Cd
1,46

In
1,49

Sn
1,72

Sb
1,82

Te
2,01

I
2,21

Xe
2,40

6

Cs
0,86

Ba
0,97

La

Hf
1,23

Ta
1,33

W
1,40

Re
1,46

Os
1,52

Ir
1,55

Pt
1,42

Au
1,42

Hg
1,44

Tl
1,44

Pb
1,55

Bi
1,67

Po
1,76

At
1,96

Rn
2,10

7

Fr
0,86

Ra
0,97

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

Allred-Rochow-Werte der Elektronegativität im Periodensystem der Elemente

Mulliken-Skala

In der Mulliken-Skala (1934 von Robert S. Mulliken vorgeschlagen) wird die Elektronegativität als Mittelwert aus dem Ionisationsenergie $E_{I}$ und der Elektronenaffinität $E_{\rm {ea}}$ (electron affinity) berechnet:

\chi _{\rm {M}}={\frac {E_{\rm {ea}}+E_{I}}{2}}

Diese Energie wird in Elektronenvolt angegeben.

Tabelle der Werte nach Mulliken

Gruppe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Periode

1

H
3,06

He

2

Li
1,28

Be
1,99

B
1,83

C
2,67

N
3,08

O
3,21

F
4,42

Ne
4,60

3

Na
1,21

Mg
1,63

Al
1,37

Si
2,03

P
2,39

S
2,65

Cl
3,54

Ar
3,36

4

K
1,03

Ca
1,30

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga
1,34

Ge
1,95

As
2,26

Se
2,51

Br
3,24

Kr
2,98

5

Rb
0,99

Sr
1,21

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn
1,83

Sb

Te
2,34

I
2,88

Xe
2,59

6

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

Pauling-Skala

Das Pauling-Modell beruht auf der Elektronegativitäts-Differenz zweier Atome A und B als Maß für den ionischen Anteil ihrer Bindung A-B. Sie setzt die Kenntnis der experimentell ermittelten Bindungsdissoziationsenergien der Moleküle A-B, A₂ und B₂ voraus.

Die Elektronegativitätsdifferenz zweier Atome A und B ergibt sich gemäß:

$D_{AB}-{\sqrt {D_{AA}D_{BB}}}=96{,}48~{\frac {\rm {kJ}}{\rm {mol}}}(\chi _{A}-\chi _{B})^{2}$

Zur Berechnung der dimensionslosen Elektronegativitätswerte der chemischen Elemente aus der Differenz wurde für Fluor der Wert $\chi _{F}=3{,}98$ als Referenzpunkt festgelegt.

In der Literatur finden sich oft unterschiedliche Werte für die EN nach Pauling, was auf folgende Gründe zurückzuführen ist:

- Die Bindungsdissoziationsenergien sind für manche Elemente bzw. Verbindungen experimentell schwer zugänglich.
- Früher verwendete Referenzwerte waren $\chi _{F}=4{,}00$ und $\chi _{H}=0{,}00$ (ursprünglicher Wert für Wasserstoff).
- Statt dem geometrischen Mittel ${\sqrt {D_{AA}D_{BB}}}$ wurde früher auch das arithmetische Mittel ${\frac {D_{AA}+D_{BB}}{2}}$ verwendet.
- Schließlich finden sich in der Literatur unterschiedliche Werte für den Proportionalitätsfaktor.

Tabelle der Werte nach Pauling

Eigenschaften der Atome der Hauptgruppen im Periodensystem (von links nach rechts)

=> Atomradius nimmt ab
=> Ionisierungsenergie zu
=> Elektronegativität nimmt zu

Gruppe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11