Elektronegatiflik Nedir? Periyodik Eğilim ve Bağ Polarlığı

Elektronegatifliğin tanımı ve anlamı

Elektronegatiflik, bir atomun kimyasal bağdaki bağ elektronlarını ya da elektron yoğunluğunu kendine çekme eğilimidir. Bir atom ortak elektronları ne kadar güçlü çekiyorsa elektronegatifliği o kadar büyük kabul edilir. Buradaki önemli nokta, elektronegatifliğin serbest bir atomun dışarıdan elektron almasıyla değil, iki atom arasındaki bağ elektronlarının dağılımıyla ilgili olmasıdır.

Kovalent bir bağda iki atom elektronları ortaklaşa kullanır. Atomların elektronegatiflikleri aynı ya da birbirine çok yakınsa elektronlar iki çekirdek arasında yaklaşık eşit dağılır. Örneğin H–H bağında aynı tür iki atom bulunduğu için elektronları çeken kuvvetler benzerdir; bu nedenle bağ elektronlarının paylaşımı eşittir ve bağ apolar kovalent karakter gösterir. Farklı atomlar bağ yaptığında ise elektron çifti daha elektronegatif olan atomun çevresinde daha fazla bulunur. H–Cl bağında klor, hidrojene göre bağ elektronlarını daha güçlü çeker. Elektron yoğunluğunun klor tarafına kayması, klor atomunun kısmi negatif, hidrojen atomunun ise kısmi pozitif özellik kazanmasına yol açar.

Bu çekim, elektronların tamamen bir atomdan diğerine geçtiği anlamına gelmez; kovalent bağda elektronlar hâlâ ortaklaşa kullanılır. Ancak paylaşım eşit olmaktan çıkar. Elektronegatiflik farkı büyüdükçe elektron dağılımındaki kayma ve atomlarda oluşan kısmi yükler de genel olarak artar.

Periyodik tabloda elektronegatiflik eğilimi

Elektronegatiflik periyodik tabloda genel olarak bir periyotta soldan sağa doğru artar, bir grupta ise yukarıdan aşağıya doğru azalır. Bu nedenle tablonun sağ üst bölümündeki ametaller genellikle yüksek elektronegatifliğe, sol alt bölümündeki metaller ise daha düşük elektronegatifliğe sahiptir. Soy gazlar, çoğunlukla bağ elektronlarını paylaşmadıkları için bu genel karşılaştırmalarda genellikle değerlendirme dışında tutulur.

Aynı periyotta soldan sağa ilerlerken atomların elektronları çekirdeğin çevresinde aynı ana enerji düzeyi içinde bulunur; çekirdekteki proton sayısı arttıkça çekirdeğin bağ elektronlarını çekme etkisi güçlenir. Bu yüzden bağ elektronlarını çekme eğilimi genel olarak artar. Örneğin ikinci periyotta karbon, azot, oksijen ve flor yönünde ilerledikçe elektronegatiflik artma eğilimindedir. Bu sıralamada flor, ortak elektronları kendine en güçlü çeken elementtir.

Bir grupta aşağı doğru inildiğinde yeni elektron katmanları eklenir. Bağ elektronları çekirdekten daha uzakta bulunur ve iç katman elektronlarının perdeleme etkisi artar. Çekirdeğin bağ elektronları üzerindeki çekimi zayıfladığı için elektronegatiflik azalır. Bu nedenle aynı grupta üstte bulunan ametaller, alttaki benzer elementlere göre bağ elektronlarını daha güçlü çekme eğilimindedir. Periyodik eğilimi hatırlamak için genel yön, sol alttan sağ üste doğru artış şeklinde düşünülebilir.

Elektronegatifliği etkileyen temel etkenler

Elektronegatifliği açıklarken etkin çekirdek yükü, atom yarıçapı ve perdeleme birlikte düşünülür. Etkin çekirdek yükü, bir bağ elektronunun çekirdekten hissettiği net çekimdir; iç katmanlardaki elektronlar çekirdeğin çekimini kısmen perdelediği için bağ elektronunun hissettiği çekim, çekirdekteki toplam proton sayısından farklı olabilir. Aynı periyotta elektron katmanı sayısı büyük ölçüde değişmeden proton sayısı arttığında etkin çekirdek yükü artar ve atom bağ elektronlarını daha güçlü çekebilir. Bu, elektronegatifliğin soldan sağa artmasını açıklar. Grupta aşağıya inildikçe atom yarıçapı büyür; bağ elektronları çekirdekten uzaklaşır ve iç elektronların perdelemesi artar. Böylece etkin çekim azalır ve elektronegatiflik düşer. Kısaca küçük atom yarıçapı ve bağ elektronlarının çekirdeğe daha güçlü çekilmesi yüksek elektronegatiflikle, büyük yarıçap ve belirgin perdeleme ise daha düşük elektronegatiflikle ilişkilidir.

Elektronegatiflik farkı ve bağ polarlığı

İki bağlı atomun elektronegatiflik değerleri arasındaki mutlak fark, bağ elektronlarının paylaşımının ne kadar eşitsiz olduğunu tahmin etmek için kullanılır. Bu fark ΔEN ile gösterilebilir. Fark sıfıra yakınsa iki atom elektronları benzer ölçüde çeker ve elektron dağılımı daha dengeli olur. Fark arttıkça ortak elektron çifti daha elektronegatif atoma doğru kayar; böylece bağ daha polar hâle gelir.

Örneğin H–H bağında iki atom aynı elektronegatifliğe sahip olduğundan ΔEN = 0 kabul edilir ve elektron paylaşımı apolardır. H–Cl bağında elektronegatiflik farkı 0,9 olarak verilir. Bu bağda elektronlar klor tarafına kayar; klor kısmi negatif, hidrojen kısmi pozitif yük taşır. Buradaki kısmi yükler tam iyon yükleri değildir; elektronların eşit paylaşılmamasından doğan yüklenmelerdir.

Elektronegatiflik farkını yorumlarken yalnızca sayıya bakmak yerine bağ yapan atomların türleri de dikkate alınmalıdır. Farkın büyümesi polar karakterin arttığını gösteren yararlı bir göstergedir; ancak bağın kesin niteliği, atomların metal ya da ametal olması ve periyodik tablodaki konumlarıyla birlikte değerlendirilir. Bir molekülün bütününün polaritesi ve dipol momenti ise bağ polarlığından ayrı olarak ele alınan daha geniş bir konudur.

Elektronegatiflik farkının bağ türüyle temel ilişkisi

Elektronegatiflik farkı çok küçük ya da sıfıra yakın olduğunda bağ elektronları yaklaşık eşit paylaşılır ve bağ apolar kovalent karakter gösterir. Fark belirginleştiğinde elektronlar daha elektronegatif atoma doğru kayar; bu durumda bağ polar kovalent karakter taşır. Fark çok büyük olduğunda elektron paylaşımı, elektronların atomlar arasında neredeyse eşit olmamasına kadar ilerleyebilir ve bağ iyonik karakter kazanabilir. Bu nedenle elektronegatiflik farkı bağ türü hakkında yaklaşık bir fikir verir, ancak tek başına kesin bir sınır olarak kullanılmaz.

Atomların türleri de önemlidir. İki ametal arasındaki bağlar genel olarak kovalent, bir metal ile ametal arasındaki bağlar ise çoğunlukla iyonik karakterlidir. Örneğin H–H için fark 0 olduğundan bağ apolardır; H–Cl için 0,9 fark polar kovalent paylaşımı gösterir; Na–Cl için 2,1 fark iyonik karakterle ilişkilendirilir. Yine de aynı elektronegatiflik farkı her zaman aynı bağ türünü garanti etmez; bağ yapan elementlerin metal-ametal niteliği ve periyodik tablodaki göreli konumu birlikte değerlendirilmelidir. Ayrıntılı bağ türü sınıflandırması ayrı bir konudur.

Elektronegatiflik ölçekleri ve Pauling ölçeği

Elektronegatiflik, atomların bağ elektronlarını çekme gücünü karşılaştırmak için kullanılan boyutsuz, göreli bir değerdir; Pauling ölçeği bu değerlerin verildiği yaygın ölçeklerden biridir.

Elektronegatiflik ile elektron ilgisi arasındaki fark

Elektron ilgisi, yalıtılmış gaz hâlindeki bir atom elektron kazandığında açığa çıkan ya da soğurulan enerjiyle ilgili ölçülebilir bir fiziksel niceliktir ve kJ/mol cinsinden ifade edilir. Elektronegatiflik ise bir atomun bağdaki elektronları çekme gücünü anlatan boyutsuz, hesaplanmış bir değerdir. Bu iki kavramın ayrıntılı karşılaştırması ayrı bir başlıkta ele alınır.

En yüksek elektronegatifliğe sahip element

Flor, elektronegatifliği en yüksek element olarak kabul edilir ve Pauling ölçeğinde değeri 4,0 olarak verilir. Bunun nedeni, bağ elektronlarını güçlü biçimde çekmesi ve periyodik tablonun sağ üst bölümünde bulunmasıdır.