Elektronegatiivsus, sümbol χ, on keemiline omadus, mis näitab, kui hästi suudab aatom elektronid enda poole tõmmata. Aatomi elektronegatiivsust mõjutavad mitmed tegurid: tuuma laeng (seotud aatomi aatomiarv), elektronide ekraanimine ja valentselektronide ning aatomituuma vaheline kaugus (aatomi raadius). Kontseptsiooni populariseeris 1932. aastal Linus Pauling oma valentsussidemeteooria kaudu; elektronegatiivsus on tihedalt seotud teiste keemiliste omadustega ning aitab ennustada sidetüüpe ja reaktsioonikäitumist. Üldine perioodilisuse suundumus on see, et elektronegatiivsus suureneb tabelis paremale liikudes ja ülespoole; see tähendab, et rühma ülaosas ja perioodi paremas servas paiknevad elemendid kipuvad olema kõige elektronegatiivsemad (perioodilisustabelis nähtav suundumus).

Mõõtmine ja skaalad

Elektronegatiivsus ei ole otseselt mõõdetav suurus, vaid tuletatud omadus, mida hinnatakse erinevate valemite ja mõõtmisviiside abil. Kõige laialdasemalt kasutatav on Paulingi skaala, mille pakkus välja Linus Pauling. Paulingi meetod põhineb sidemeenergiate võrdlemisel – heteronukleaarse sideme (A–B) energia üleküllastus võrreldes homonukleaarsete sidemetega (A–A ja B–B) annab infot elektronegatiivsusede erinevuse kohta. Lihtsustatud kujul kehtib seos:

χ_A − χ_B = √[E_AB − (E_AA + E_BB)/2] (Paulingi lähenemine, kus E tähistab sidemeenergiat)

Paulingi skaala annab elementidele arvulised väärtused ligikaudu vahemikus 0,7 kuni 3,98; näiteks vesinik on 2,20 ja fluoriin 3,98 (suurim väärtus Paulingi skaalal).

Lisaks Paulingile on kasutusel ka teised skaalad ja definitsioonid:

  • Mullikeni skaala — määratletakse kui keskmine ionisatsioonienergia ja elektronaffinitsuse pool; annab väärtusi energiaühikutes ja on otsesemalt seotud aatomi kvantfüüsikaliste omadustega.
  • Allred–Rochow — põhineb efektiivsel tuumalaengul ja aatomi raadiusel, s.o tuumalaengu tihedusel (Z_eff / r^2).
  • Absoluutne electronegatiivsus (Pearson jt) — erinevad kvantmehaanilised või termodünaamilised definitsioonid, mis püüavad anda ühtsemat ühikuga mõõdetavat suurust.

Perioodilisus ja faktori mõju

  • Peamised tegurid, mis määravad elektronegatiivsuse: efektiivne tuumalaeng, aatomi raadius, elektronide ekraanimine ja elektronide paigutus (valentsorbitaalid).
  • Perioodiliselt: sama perioodi sees suureneb elektronegatiivsus vasakult paremale (tuumalaeng kasvab ja raadius väheneb). Sama rühma sees väheneb elektronegatiivsus ülespoole liikudes (aatomi suurus kasvab alt üles võrreldes), seega rühma ülaosas on väärtused suuremad.
  • Üleminekutulemid ja erandid: üleminekut metallide (d- ja f- blokk) elektronegatiivsused muutuvad vähem järjepidevalt; oksüdatsiooniastmed ja keemiline keskkond võivad elektronegatiivsust oluliselt mõjutada.

Tähtsus keemias ja praktilised näited

Elektronegatiivsus aitab seletada ja ennustada mitut olulist nähtust:

  • Sideme polaarsus: elektronegatiivsuste erinevus kahe siduva aatomi vahel määrab, kas side on mittepolaarne kovalentne, polaarne kovalentne või iooniline. Reeglina kasutatakse ligikaudset jaotust: Δχ < ~0,5 — mittepolaarne kovalentne, 0,5–1,7 — polaarne kovalentne, > ~1,7 — enamasti iooniline (Paulingi-põhine umbkaudne juhis).
  • Keemiline reaktiivsus ja oksüdatsiooni-/redutseerimisvõime: elektronit tõmbavad aatomid (kõrge χ) kalduvad redutseerima teisi aineid või moodustama anioone; elektropositiivsed aatomid annavad kergemini elektronid.
  • Happelise/baasilise käitumise mõjutamine: näiteks happe tugevus sama skeemilise joonisega hapetes sõltub tihti elektronegatiivsusest ja oksüdatsiooniastmest (nt oksühapete puhul suurem elektronegatiivsus ühikujuures annab tugevama happe).
  • Molekulide dipoolmoment ja polaarne lahustuvus, selektiivsus katalüüsis ja molekulidevahelises interaktsioonis — elektronegatiivsus on paljude omaduste aluseks.

Piirangud ja olulisemad tähelepanekud

Elektronegatiivsus ei ole universaalne, absoluutne omadus. Erinevad skaalad annavad sama elemendi jaoks eri väärtusi; aatomite elektronegatiivsus sõltub ka oksüdatsiooniastmest ja keemilisest keskkonnast (molekul või kristall). Transition-metalide puhul võib ligikaudne väärtus eksida, kuna d-elektronid ja sidestumine mõjutavad käitumist keerulisemalt. Seetõttu kasutatakse elektronegatiivsust eeskätt võrdlusalusena ja ennustusvahendina, mitte täpse mõõteühikuna.

Võtmesõnad: elektronegatiivsus määrab sideme polaarsuse ja mõjutab keemilist reaktiivsust; Paulingi skaala on levinud standard, kuid on olemas ka alternatiivsed skaalad (Mulliken, Allred–Rochow jne), mis rõhutavad erinevaid füüsikalisi aspekte.

Elektronegatiivsuse vastandiks on elektropositiivsus; see näitab, kui hästi aatom elektronid ära annab.