Andamento: elettronegatività

Nella scala di Pauling il fluoro vale 3.98, il valore più alto di tutti gli elementi. Il cesio vale 0.79.

Quando due atomi condividono una coppia di elettroni, la condivisione è raramente equa. Di solito un atomo tira la coppia un po' più vicino a sé, come il più forte in un tiro alla fune che trascina la corda dalla sua parte. L'elettronegatività è un numero che dice quanto forte un atomo attira gli elettroni condivisi. Conta perché decide se un legame sarà condiviso in modo uguale, in modo disuguale o per niente, ed è l'argomento del corso sui legami.

La scala di Pauling

Il chimico statunitense Linus Pauling propose la scala nel 1932. La ricavò dall'energia necessaria per rompere i legami tra atomi diversi. I numeri non hanno unità e vanno da circa 0.7 a poco meno di 4. Il più alto è il fluoro con 3.98, poi l'ossigeno con 3.44, il cloro con 3.16 e l'azoto con 3.04. In fondo alla scala il cesio ha 0.79 e il francio è indicato con 0.7. Il carbonio sta nel mezzo con 2.55 e l'idrogeno con 2.20.

Lo schema

L'elettronegatività cresce lungo un periodo e diminuisce scendendo lungo un gruppo, al contrario del raggio. Non è un caso. Un atomo piccolo con un'alta carica nucleare efficace può portare una coppia condivisa vicino al suo nucleo e trattenerla con forza. Un atomo grande ha il livello esterno lontano dal nucleo e ben schermato, quindi attira poco. Nel modello le caselle salgono dal lato sinistro fino alla vetta del fluoro, poi scendono un po' ai gas nobili, che non hanno valore di Pauling perché elio, neon e argon non formano legami ordinari.

Un modo utile per ricordarlo: gli elementi più elettronegativi sono i piccoli non metalli in alto a destra (F, O, N, Cl), e i meno elettronegativi sono i grandi metalli in basso a sinistra. I metalli con bassa elettronegatività cedono elettroni; i non metalli con alta elettronegatività li prendono. Quando un metallo dell'estrema sinistra incontra un non metallo dell'estrema destra, la differenza è così grande che l'elettrone passa semplicemente dall'uno all'altro.

Un andamento molto simile è quello dell'energia di ionizzazione, l'energia necessaria per strappare un elettrone a un atomo isolato. PubChem la riporta in elettronvolt. Cresce lungo un periodo e diminuisce lungo un gruppo, proprio come l'elettronegatività: litio 5.392, sodio 5.139, potassio 4.341 e cesio 3.894 scendendo nel gruppo 1, e fluoro 17.423 e neon 21.565 a destra del periodo 2. L'elio ha il valore più alto di tutti, 24.587, perché i suoi due elettroni stanno in un livello minuscolo proprio accanto al nucleo.

Usare la differenza

Sottrai un'elettronegatività dall'altra e ottieni un'indicazione approssimativa sul legame. Due atomi uguali, come in H₂ o Cl₂, hanno differenza zero e condividono alla perfezione. Idrogeno e ossigeno nell'acqua differiscono di 3.44 − 2.20 = 1.24, quindi le coppie condivise stanno più vicine all'ossigeno e il legame è polare. Sodio e cloro differiscono di 3.16 − 0.93 = 2.23, abbastanza perché i chimici descrivano il cloruro di sodio come ionico. Non c'è un taglio netto. I libri di testo indicano spesso una differenza di circa 1.7-2 come la zona in cui i legami iniziano a contare come ionici, ma è una scala continua.