الکترونگاتیوی چیست؟ الکتروپوزیتیویته به چه معناست؟

الکترونگاتیوی یکی از آن مفهوم هایی است که ما از دبیرستان آموخته ایم. در نگاه اول بسیار ساده به نظر می رسد؛ اما جزئیات و مباحث ویژه خودش را دارد که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.

الکترونگاتیوی چیست؟

در یک تعریف بسیار ساده و ابتدایی باید گفت که الکترونگاتیوی نمودی از تمایل یک اتم برای کشیدن جفت الکترون اشتراکی به سمت خود است. در تعریفی سطح بالاتر، الکترونگاتیوی تمایل یک اتم برای کشیدن ابر الکترونی و نگه داشتن آن است.

در مورد این تعریف باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید؛ نخست این که الکترونگاتیوی صرفاً در یک پیوند تعریف می شود و ما حق نداریم از مفهوم الکترونگاتیوی برای یک اتم آزاد صحبت کنید.

 ما برای اتم های آزاد، یعنی اتم هایی که به صورت تکی در فضا حرکت کرده و با هیچ اتم دیگری پیوند ندارند؛ از مفهوم دیگری تحت عنوان الکترون خواهی استفاده می کنیم. الکترون خواهی در واقع تمایل یک اتم آزاد به دریافت الکترون های آزاد را نشان می دهد.

 اما الکترونگاتیوی، همانطور که در بالا نیز اشاره کردیم؛ صرفاً در مورد یک پیوند تعریف شده و به معنی تمایل یک اتم برای کشیدن زوج الکترون های پیوندی و یا چگالی الکترونی یک پیوند شیمیایی به سمت خود می باشد.

نکته دوم این که الکترونگاتیوی در واقع یک تمایل است و هرگز به معنی اجرای آن تمایل نیست. اما این جمله چه معنی می دهد؟ به عنوان مثال، مولکول متان را در نظر بگیرید. اختلاف الکترونگاتیوی بین هیدروژن و کربن بسیار کم است؛ اما باید بدانید که الکترونگاتیوی کربن، کمی بیش از هیدروژن است. بنابراین، چگالی الکترونی در مولکول متان، به سمت کربن که در وسط مولکول است تمایل دارد.

برای درک بهتر به تصویر زیر توجه کنید. در این تصویر، چگالی الکترونی با رنگ آبی و بیشترین تمرکز چگالی الکترونی با رنگ قرمز نشان داده شده است.

 حال فرض کنید که جای یکی از اتم های هیدروژن متان را با بروم (Br) عوض کنیم. در این صورت، چگالی الکترونی مولکول به سمت اتم بروم تمایل پیدا می کند. حال فرض کنید که در این مولکول جدید، جای یک اتم هیدروژن دیگر را با اتم کلر عوض کنیم.

 در این صورت، چگالی الکترونی مولکول به سمت اتم کلر جهت گیری نکرده؛ بلکه به سمتی جهت گیری می کند که چگالی الکترونی را در اطراف کلر و بروم به حداکثر برساند؛ به نحوی که این چگالی در اطراف اتم کلر، بیش از اطراف بروم باشد.

 با توجه به مثال بالا، همانطور که مشخص است؛ الکترونگاتیوی، یک تمایل به کشیدن الکترون های پیوندی است و این به معنی نگه داشتن الکترون ها در اطراف اتم الکترونگاتیو تر نیست. بلکه چگالی الکترونی، همانند یک ابر انعطاف پذیر، می تواند در اطراف گروه‌ های با الکترونگاتیوی بیشتر، دارای چگالی بیشتری باشد.

 بنابراین، الکترونگاتیوی بالاتر به این معنی نیست که الکترون ها در اختیار آن اتم قرار می گیرد. بلکه صرفاً به معنی افزایش چگالی الکترونی در اطراف آن اتم است. برای درک بهتر این مفهوم به چگالی الکترونی در مولکول های زیر توجه کنید.

در این تصویر، چگالی الکترونی بالاتر با رنگ گرم تر و چگالی کمتر با رنگ های سرد تر مشخص شده است. همانطور که ملاحظه می کنید؛ چگالی الکترونی در اطراف اتم های الکترونگاتیو تر شدید تر است.

 نکته دیگر این که، الکترونگاتیوی را همچنین می توان در شبکه های بلوری نیز تعریف کرد و این تعریف صرفاً به مولکول ها خلاصه نمی شود. اما توجه داشته باشید که درباره ی یون های آزاد، ما از عبارت الکترون خواهی استفاده می کنیم و الکترونگاتیوی، همانطور که قبلا هم اشاره کردیم؛ صرفاً در پیوند ها تعریف می‌شود و برای یک اتم و یون آزاد، از عبارت الکترون خواهی استفاده می کنیم.

 الکترونگاتیوی یک اتم با یک یون فرق دارد و طبیعتاً هرچه بار الکتریکی آن بزرگتر باشد؛ الکترونگاتیوی آن نیز شدیدتر خواهد شد. البته این فقط در مورد کاتیون ها صحت داشته و ما در مورد آنیون ها از مفهوم دیگری به نام الکترو پوزیتیوته استفاده می کنیم.

 همانطور که الکترونگاتیوی به معنی تمایل برای نگه داشتن چگالی الکترونی است. به همان مقدار، الکترو پوزیتیویته، به معنی تمایل به واگذار کردن چگالی الکترونی است.

 بر این اساس، در مولکولی مثل هیدروفلوریک اسید، فلوئور اتم الکترونگاتیو و هیدروژن اتم الکتروپوزیتیو خواهد بود. میزان الکترونگاتیویته و یا الکترو پوزیتیویته، صرفاً در یک پیوند معنا پیدا می کند و بنابراین، یک اتم ممکن است که در یک مولکول الکترونگاتیو و در مولکول دیگر الکترو پوزیتیو در نظر گرفته شود.

 بنابراین الکترونگاتیویته یک مفهوم خشک و مطلق نبوده و بسته به شرایط مختلف، می تواند حالت های مختلفی داشته باشد.

روش های مختلفی برای اندازه گیری الکترونگاتیوی وجود دارد که برخی از آن ها مبتنی بر فیزیک کلاسیک و برخی مبتنی بر مکانیک کوانتومی هستند. البته تلاش های مختلفی در در ترمودینامیک آماری نیز شده و روش هایی برای محاسبه الکترونگاتیوی به وجود آمده و توسعه یافتند.

در مقاله های دیگر به بررسی روشهای محاسبه الکترونگاتیوی خواهیم پرداخت.