Nguyên tử chơi kéo co! Thậm chí, chúng đã chơi trò này hàng tỉ tỉ năm trước chúng ta, tức từ lúc vũ trụ được tạo thành. Bạn sẽ đi từ ngạc nhiên này tới ngạc nhiên khác khi tìm hiểu về giá trị độ âm điện.
Độ âm điện (electronegativity) đặc trưng cho sức mạnh cuốn hút electron của nguyên tử trong phân tử.
Chơi kéo co (Tug of War)
Kéo co, trò chơi đơn giản và dễ tổ chức, đã được đề nghị đưa vào các môn thi thể thao cấp quốc tế Olympic. Ở nhà, thể lệ chơi kéo co rất giản đơn:
Tìm vật để giành nhau: một mảnh vải màu đỏ (hoặc bất cứ thứ gì như chiếc cúp, thậm chí là xúc xích! cột ở giữa để đánh dấu, giúp xác định thắng thua.
Hai đội có sức mạnh kéo bằng nhau hoặc khác nhau; bằng cách nhìn vào vật đánh dấu (ví dụ mảnh vải đỏ), nếu bạn thấy:
- Mảnh vải đỏ ở giữa: hai đội hòa do lực kéo mạnh ngang nhau.
- Mảnh vải đỏ bị kéo lệch, khi đó
- đội mạnh kéo giành được mảnh vải màu đỏ về phía mình.
- đội yếu hơn, đành để mảnh vải màu đỏ lệch mất về phía kia.
Các nguyên tử cũng biết chơi kéo co!
Vật để tranh giành: các em electron của liên kết (đúng ra là “đám mây electron hoặc mật độ electron”, nhưng viết thế này khó hiểu lắm!).
Hai nguyên tử có lực kéo electron khác nhau, thể hiện qua một con số – hóa học đặt tên là Độ âm điện – kí hiệu là χ (chữ cái Hi lạp).
Hai nguyên tử có lực kéo electron bằng hoặc khác nhau; bạn nhìn vào các electron liên kết, nếu chúng:
- Ở giữa, hai nguyên tử hòa! do lực kéo electron mạnh bằng nhau.
- Bị lệch; khi đó,
- nguyên tử có độ âm điện lớn_kéo giành được các electron về phía mình.
- nguyên tử có độ âm điện nhỏ_đành rời xa các electron; bởi vì chúng đã bị kéo lệch về phía kia!
Độ âm điện (χ) – xác định nguyên tử “chơi kéo co” mạnh hay yếu
Độ âm điện là một con số (không có đơn vị) cho biết lực hút các electron liên kết giữa các nguyên tử.
Nguyên tử độ âm điện lớn có lực hút electron mạnh; ngược lại nguyên tử độ âm điện nhỏ có lực hút electron yếu hơn.
Ai tìm ra cách tính độ âm điện χ ?
Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để tính toán định lượng độ âm điện; nhưng phương pháp được sử dụng rộng rãi đến ngày nay được đưa ra bởi ông Linus Pauling vào năm 1932.
Linus Carl Pauling (1901-1994) là nhà hóa học, nhà hóa sinh, nhà hoạt động hòa bình, tác giả và nhà giáo dục người Mỹ. Người duy nhất đến nay đoạt 2 giải Nobel không chia sẻ!!!!!!, gồm Nobel Hóa học năm 1954 và Nobel Hòa bình năm 1962. Ông làm việc không mệt mỏi, đã xuất bản hơn 1200 bài báo và sách, trong đó có khoảng 850 bài về các chủ đề khoa học. Ông là một trong những nhà sáng lập ra lĩnh vực rất khó – mà sinh viên đại học nào cũng sợ là hóa học lượng tử và sinh học phân tử.
Bảng giá trị χ của ông Pauling
Thang độ âm điện của ông Pauling chạy từ 0,79 đến 3,98.
Nguyên tố có độ âm điện lớn nhất là flo (F), với giá trị độ âm điện là 3,98. Nguyên tố độ âm điện nhỏ nhất là xesi (Cs), giá trị là 0,79; tuy nhiên, dự đoán franxi (Fr) có độ âm điện là 0,70 – nhỏ hơn xezi; nhưng chưa được đo bằng thực nghiệm.
Độ âm điện của một số nguyên tố quan trọng chúng ta có thể nhớ như sau:
Fr < Cs < các kim loại khác … < các phi kim < H ~ C < S < I < Br < N < Cl < O < F
Một số nguyên tố không chia sẻ electron của chúng để tạo liên kết với nguyên tử khác ngoại trừ trong những điều kiện khắc nghiệt.
Các khí trơ như heli (He), neon (Ne), argon (Ar), và radon (Rn) không có giá trị độ âm điện.
Các nguyên tố có số Z từ 103 trở lên đều có chu kỳ bán rã rất ngắn nên giá trị độ âm điện chưa xác định được.