La electronegatividad es la capacidad de los átomos en una molécula para atraer los electrones compartidos. Dicho de otra manera, es la propiedad que determina cómo se distribuyen los electrones que se comparten cuando dos átomos se conectan a través de un enlace químico.
Por ejemplo, si dos átomos comparten por igual los electrones, se dice que son similares en electronegatividad; en cambio, si un átomo tienen mayor electronegatividad, los electrones se distribuirán más próximos a este.
Importancia de la electronegatividad
Un uso importante de la electronegatividad es que la diferencia entre dos átomos pueden ser tomados como un indice predictivo de la reactividad entre ambos. Esto quiere decir, si un átomo tiene una electronegatividad suficientemente mayor que otro, este tiene la posibilidad de atrapar electrones de su vecino y oxidarlo.
La electronegatividad sirve como una herramienta para el diseño de nuevos materiales.
Propiedades de la electronegatividad
- La electronegatividad depende de la estructura atómica, es decir, de los electrones y del núcleo: la electronegatividad es la medida de la efectividad de la carga nuclear para sentir si hay vacantes en el orbital externo.
- Un átomo capaz de mantener su nube electrónica compacta a pesar de la fuerte repulsión interelectrónica (por ejemplo, los átomos de halógenos) debería tener una mayor atracción por un electrón externo y por lo tanto tendrá una mayor electronegatividad. Por ejemplo, el átomo de potasio mantiene 19 electrones dentro de un radio de 196 picometros y una electronegatividad de 0,445, mientras que el átomo de cloro mantiene 17 electrones dentro de un radio de 99,4 picometros y una electronegatividad de 3,475.
- La electronegatividad de átomos con varios estados de oxidación es menor en los estados de oxidación menores. Por ejemplo, la electronegatividad del aluminio Al(I) es 0,84 , Al(II) es 1,63 y del Al(III) es 1,714.
- En la tabla periódica, la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha en un período, y de arriba a abajo en un grupo. Por ejemplo, en el grupo de los metales alcalinos el elemento más electronegativo es el litio y el menos electronegativo es el francio. En el tercer período, el sodio es el menos electronegativo y el más electronegativo es el cloro.
Tablas de electronegatividad
La electronegatividad no se puede medir directamente, si no a través de la medición de otras propiedades atómicas. Existen varias escales de la electronegatividad, aquí te presentamos la más usada (Pauling) y la más actualizada (2018).
Tabla de electronegatividad de Pauling
El método más aceptado para determinar los valores de electronegatividad es el de Linus Pauling (1901-1995). El cálculo se realiza midiendo la energía de enlace del elemento.
Tabla de electronegatividad según la energía de unión de los electrones de valencia
En el 2018, los químicos Martin Rahm, Tao Zeng y Roald Hoffmann publicaron una nueva tabla de electronegatividad, basándose en el valor de energía de unión promedio de los electrones de valencia. Usando este método pudieron determinar valores de electronegatividad para 96 elementos de la tabla periódica.
Las unidades para esta tabla vienen dados por unidades de energía por electrón (eV e-1). La conversión de estos valores a los de la escala de Pauling son, aproximadamente, 1 unidad de Pauling = 6 eV e-1.
Vea también Electrones de valencia.
Relación entre electronegatividad y tipo de enlace
Para átomos iguales, donde la diferencia de electronegatividad sea igual a cero, los electrones en el enlace se comparten equitativamente y se forma un enlace covalente no polar.
Por ejemplo, en el oxígeno molecular O2 (O-O) la diferencia de electronegatividad es cero pues son átomos iguales.
Para átomos enlazados, cuya diferencia en electronegatividad sea mayor de 0,4 y menor que 1,7 (en la escala de Pauling) el enlace será de tipo covalente polar. En este caso, los electrones permanecerán con el átomo más electronegativo.
Por ejemplo, en la molécula de ácido clorhídrico (HCl) la diferencia de electronegatividad es igual a 0,9. Los electrones compartidos entre cloro e hidrógeno permanecerán más cerca del cloro, que es el elemento con mayor electronegatividad (Cl=3,0; H=2,1).
Cuando la diferencia de electronegatividad entre átomos sea mayor de 1,9 (escala de Pauling) estamos en presencia de un enlace iónico. En este caso, no se comparten electrones, más bien, el electrón del elemento menos electronegativo se transfiere al elemento más electronegativo.
Por ejemplo, el cloruro de sodio, NaCl, está formado por un enlace iónico entre el sodio (electronegatividad igual a 0,9) y el cloro (electronegatividad igual a 3).
Vea también:
Electronegatividad de elementos
Flúor
El flúor forma parte del grupo de los halógenos y es el elemento más electronegativo de la tabla periódica. En la escala de Pauling tiene un valor de 4 y en la escala actualizada de 23 eV e-1. Esta capacidad se ha empleado para crear una gran cantidad de compuestos, como el anión pentafluoroxenato (XeF-5), compuestos oxofluorados como el dióxido de trifluoro cloruro ClF3O2 y el superácido fluoroantimónico HSbF6.
El número atómico es 9, con 7 electrones de valencia. El radio covalente mide 72 picometros.
Oxígeno
El oxígeno (O) es el segundo elemento más electronegativo, con 3,5 en la escala de Pauling y 19 eV e-1 en la escala actualizada. Con un número atómico de 8, posee 6 electrones de valencia en el orbital más externo. El radio covalente mide 73 picómetros.
Gases nobles
Los elementos del grupo de los gases nobles son el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kripton (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn) que representan los elementos con el orbital externo de valencia completo, no existen vacantes para electrones. La electronegatividad de los gases nobles es mayor que el de los halógenos que les preceden. Sin embargo, son los elementos menos reactivos en la naturaleza.
Cesio y francio
Dependiendo de la escala de electronegatividad que se utilice, el cesio y el francio son los elementos menos electronegativos de la tabla periódica.
El francio Fr es un metal alcalino radiactivo con número atómico 87 y un electrón de valencia. El cesio Cs también es un metal alcalino con valencia igual a 1 y número atómico 55. El Cs es uno de los metales más reactivos conocidos.
Origen del concepto de electronegatividad
Es posible atribuir a Amedeo Avogadro (1776-1856) la construcción rudimentaria de una escala de electronegatividad, cuando estableció una escala de acidez y alcalinidad y la escala de oxigenicidad.
Sin embargo, fue el químico sueco Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) quien empezó a usar el término "electronegatividad" en su teoría electroquímica, en donde los reaccionantes se localizan en una escala de antagonistas electronegativos-electropositivos.
En 1897 J.J. Thomson descubre el electrón, la partícula negativa del átomo.
En 1932, Linus Pauling fue el primero en darle valores a la electronegatividad.
Vea también Enlaces químicos.
Referencias
Sanderson, R.T. Principles of Electronegativity, Part I General Natura. Journal of Chemical Education 1988; 65, 112-118.