“Electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo a atraer hacia sí los electrones en un enlace químico”. O por lo menos, algo parecido a ésto es lo que pone si buscamos su definición en cualquier libro de química.
La definición, tan intuitiva como imprecisa, ya nos advierte de que estamos ante un concepto que va a requerir un método debidamente justificado para cuantificar esa tendencia, y que al menos sería deseable que le facilitase las cosas al químico para obtener resultados prácticos y verosímiles.
Desde que en los años treinta del siglo pasado, L. Pauling definiera la electronegatividad y calculara su valor para los diferentes elementos químicos, ésta se reveló muy pronto como una herramienta muy útil a la hora de justificar y hacer predicciones acerca de la naturaleza y polaridad de los enlaces químicos, herramienta que sigue empleándose en la actualidad para hacer más fácil e intuitiva la comprensión de la Química9.
Efectivamente, conociendo los valores de la electronegatividad de los diferentes elementos químicos resulta fácil e intuitivo predecir si cuando se combinen entre ellos van a formar enlaces iónicos, covalentes o si van a tener una mayor o menor polaridad, e incluso cuantificarlo de forma aproximada. Con esto podemos llegar a hacer predicciones comparativas acerca de las propiedades fisicoquímicas de sus compuestos. Se podría decir que la electronegatividad es como un buen atajo, corto, rápido y eficaz, para comunicar las interacciones de los electrones a nivel atómico con el comportamiento químico de las sustancias.
Pero La electronegatividad no está exenta de controversia8. Su carácter tan útil e intuitivo es lo que hizo que fuese ampliamente aceptada por la comunidad química como una propiedad atómica tan digna de ser estudiada como otras como pueden ser los radios atómicos, la energía de ionización o la afinidad electrónica. Sin embargo, y a diferencia de éstas, la electroafinidad no es una magnitud ni una propiedad fisicoquímica en sí misma, como la longitud o la energía, sino que es un parámetro que trata de cuantificar de forma comparativa la idea, muy intuitiva pero un tanto vaga, de ese “tira y afloja” que nos gusta imaginar que sufren los electrones en un enlace. Esto hace que el concepto de electronegatividad y el modo de cuantificarla haya sido criticado o ninguneado por algunos químicos.
El objeto de este artículo es ayudar a comprender el concepto de electronegatividad, un poco más allá de la forma superficial con que se presenta en muchos libros de texto, partiendo de cómo fue concebida, explicando sus ventajas y limitaciones y, finalmente, destacando el interés que puede tener su aplicación a la hora de abordar y facilitar la comprensión de algunos aspectos de la química.
Linus Pauling. El padre de la electronegatividad
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Cuando se habla de electronegatividad es inevitable referirse a la figura de su creador, el químico estadounidense Linus Pauling. Hagamos una breve semblanza y veamos cómo propone y desarrolla esta nueva idea.
Linus Carl Pauling (Portland (Oregon) 28-2-1901– Big Sur (California) 19-8-1994), es considerado por muchos como el químico más influyente del siglo XX. Formado en las universidades de Oregon, Munich, Copenhague y Zurich y doctorado en 1925 en el CALTECH de California, donde ejerció su carrera como profesor e investigador.
La mayor aportación de Pauling al desarrollo de la Química moderna fueron sus investigaciones teóricas sobre el enlace químico y la estructura molecular basadas en la Mecánica Cuántica Ondulatoria, que desarrollan y completan la Teoría del Enlace de Valencia (TEV), introduciendo nuevos conceptos fundamentales como el de la hibridación de orbitales atómicos o la estabilización por resonancia. Todas sus aportaciones fueron expuestas en su libro6 The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Cristals, publicado en 1939 en su primera edición; sin duda una de las obras más influyentes en el desarrollo de la Química del siglo XX.
El famoso libro agrupaba y ampliaba una serie de 7 artículos que publicó a principios de los años treinta en el Journal of the American Chemical Society (JACS) bajo el mismo título genérico. The Nature of the Chemical Bond se convirtió desde el primer momento en un clásico. Nació como texto para los cursos superiores de química universitaria, pero su impacto trascendió mucho más allá. Las propiedades químicas experimentales (puntos de fusión y ebullición, energías de enlace) eran el resultado de la estructura molecular, que a su vez era consecuencia de los enlaces químicos entre los átomos, enlaces que eran por primera vez explicados como resultado de la naturaleza cuántica del átomo tal como la entiende la física. Se puede decir que, por primera vez, el comportamiento químico de la materia se podía deducir de la aplicación de la naciente física cuántica.9
Pauling recibió en 1954 el premio Nobel de Química en reconocimiento a sus trabajos sobre la estructura molecular y el enlace de las proteínas, premio que volvería a recibir - en esta ocasión el de La Paz - en 1962 por su activismo contra la guerra nuclear, convirtiéndose así, junto a Marie Curie, en una de las dos únicas personas galardonadas con dos premios Nobel y el único con dos a título individual.
Pero ¿en qué momento y por qué razón aborda Pauling el innovador concepto de la electronegatividad, que resultó ser tan importante para la teoría del enlace, y por extensión para toda la Química?
La respuesta está en el, la cuarta entrega (fourth paper7) de la serie de artículos del JACS que precedieron al libro, publicada en 1932, y que llevaba por título “The nature of chemical bond-IV. The energy of single bonds and the relative electronegativity of atoms”, posteriormente recogida en el capítulo III del libro. Es en este trabajo, tal vez el más influyente de todos, cuando Pauling introduce su idea de la escala de electronegatividad, una herramienta lógica y coherente que demostró ser de gran utilidad.
Como él mismo relata, Pauling comienza echando en falta una teoría de enlace que explique toda la gama de situaciones intermedias de los enlaces de los átomos que sea capaz de justificar las propiedades a que dan lugar, como el calor de formación o la polaridad; situaciones intermedias que van desde un enlace iónico puro hasta un enlace covalente perfectamente apolar, donde los electrones puestos en juego pueden considerarse totalmente cedidos hasta formar iones o compartidos al 50%, respectivamente. Para ello parte de la idea cualitativa de Lewis (1916) de la transición de un modelo ideal de enlace al otro, transición que según Pauling podría ser cuantificada en función de la “afinidad” por los electrones de enlace que tuvieran cada uno de los átomos que lo formaran. Esta afinidad, característica de los átomos de cada elemento en los enlaces, la interpreta como El poder o la fuerza de un átomo en una molécula para atraer hacia sí los electrones y la denomina Electronegatividad (“Electronegativity: The power o an atom in a molecule to atttact electrons to itself”). A continuación, basándose en los datos empíricos de energías de enlace entre diferentes pares de átomos, obtiene una escala de valores relativos de esta electronegatividad, que le permite cuantificar el porcentaje de carácter iónico de un enlace covalente dado.
Definición de electronegatividad y obtención de sus valores
El concepto de electronegatividad, empleado de forma intuitiva por la mayoría de los químicos es muy difícil de definir con precisión. Según la definición original de Pauling, la electronegatividad es “La tendencia que posee un átomo en una molécula para atraer electrones”, definición que parece ambigua o imprecisa pero que el propio autor interpreta inmediatamente y desarrolla de forma cuantitativa tal como se explica a continuación.
En términos de la TEV, la unión entre dos átomos diferentes A y B puede considerarse como un híbrido de resonancia entre la las formas canónicas extremas correspondientes a los electrones del enlace compartidos por igual y la correspondiente a los electrones totalmente captados o cedidos. En el caso de un enlace simple (un solo par electrónico de enlace): A-B <---> A-B+ + A+B-. En el caso de ser A más electronegativo que B, la forma A+B- puede ser despreciada, quedando:
A-B <---> A-B+
La idea es que la diferencia de electronegatividad (X) entre los átomos A y B es quien determina la importancia de la forma A-B+ (100% iónica) frente a la A-B (100% covalente); por lo tanto, si tuviésemos evidencias experimentales del balance entre esas dos formas, resultaría posible calcular valores de diferencias de electronegatividad (XA-XB) para los distintos pares de átomos A y B posibles y posteriormente, por convenio, asignar valores individuales de electronegatividades relativas para cada elemento.
El Método de Pauling para obtener valores de electronegatividad
Se han propuesto diferentes métodos para asignar valores de electronegatividad a los átomos de los elementos y obtener una escala para todos los elementos posibles de SP. El primero de éstos fue propuesto y desarrollado por el propio Pauling en el momento de proponer el concepto de electronegatividad. Consiste en el empleo de energías de enlace (D) en la valoración de diferencias de electronegatividades.
Observando las energías de enlace DA-B, DA-A, y DB-B para diferentes pares de elementos A y B se puede comprobar que la energía de enlace entre A y B (DA-B) es mayor que la media (aritmética o geométrica) de las energías de enlace de A y B entre ellos mismos, (DA-A.DB-B)½ en caso de media geométrica. Esta media se toma como la hipotética energía del enlace entre A y B si este fuera perfectamente covalente (únicamente la forma canónica A-B sin resonancia). En consecuencia, la diferencia D = DA-B - (DA-A.DB-B)½ sería una medida de la estabilización del enlace asociada a la participación de la forma iónica A-B+ . D Equivaldría a la energía de resonancia iónica entre las dos formas canónicas del enlace ( A-B <---> A-B+ ) . Consecuentemente, cuanto mayor fuera la diferencia de electronegatividades (XA – XB), mayor debería ser la energía de resonancia iónica y, por lo tanto, también D.
D no es directamente proporcional a XA – XB, sin embargo D½ sí lo es aproximadamente, por lo que puede expresarse como XA – XB = K D½
Pauling construyó su escala de electronegatividades relativas (X) adimensionales expresando D en kcal/mol y haciendo K2 = 1/23. Así, las posibles diferencias de electronegatividades XA – XB toman unos valores comprendidos entre 0 y 4. Finalmente, se pueden asignar valores individuales de X para cada átomo tomando arbitrariamente para el hidrógeno: XH = 2,05. Resulta así una tabla de electronegatividades relativas expresadas por números cómodamente manejables que van, para los elementos del segundo periodo de la tabla, desde XLi = 1,0 para el litio hasta XF = 4,0 para el flúor. Pauling estimó la fiabilidad del resultado en un solo decimal.
Desde que Pauling publicara por primera vez su escala de electronegatividades, los valores de energías de enlace, no disponibles en muchos casos, se han ido revisando y modificando con el paso del tiempo. El propio Pauling fue haciendo modificaciones en su método6, introduciendo correcciones y parámetros de ajuste y aplicando aproximaciones un tanto atrevidas en lo conceptual, pero debidamente justificadas, con el fin de completar y mejorar la escala de electronegatividades hasta conseguir unos valores para todos los elementos de la tabla que cumplen muy bien su función. Los que aparecen en la actualidad en las tablas y libros de química como “electronegatividades de Pauling” están obtenidos según su método y correcciones posteriores, aunque en algún caso no coinciden con total exactitud con los valores calculados originalmente.
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| Escala de electronegatividades de Pauling. Valores tomados de [PAULING-1960]6. The Nature of the Chemical Bond . III ed. |
Otros procedimientos para cuantificar la electronegatividad
Después de la escala de electronegatividades relativas de Pauling obtenida a partir de las energías de enlace, se han ido sucediendo numerosos métodos alternativos para asignar electronegatividades a los átomos de los diferentes elementos químicos. Se explican a continuación los dos más destacados por su significado y aceptación.
Método de Mulliken:
En 1934, el químico estadounidense Robert S. Mulliken5 toma la idea original de Pauling de electronegatividad como tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones compartidos con otro, y la relaciona con los parámetros de energía asociados a la pérdida o captura de un electrón por parte de un átomo aislado del elemento dado, es decir, la energía de ionización (I) y la afinidad electrónica (A) respectivamente; tal como parece lógico pensar. Concretamente, la electronegatividad debería ser proporcional al promedio de ambas: ½(I+A). Expresando los valores de estos parámetros en electronvoltios y dividiendo por 3.15, la desviación de los valores de Mulliken con respecto a la escala de Pauling resulta mínima. Sin embargo, la obtención de electronegatividades por el método de Mulliken no es del todo práctica debido a la dificultad de disponer de datos experimentales para las afinidades electrónicas de muchos elementos.
Métododo de Allred y Rochow:
En 1958, Albert Allred y Eugene Rochow1 interpretan el concepto -un tanto impreciso- de la electronegatividad de Pauling como el efecto de la fuerza de atracción electrostática entre el electrón de enlace y el núcleo atómico, según la ley de Coulomb:
F = Z*e2 / r2
Donde hay que tomar como distancia r el radio atómico (media longitud de enlace) y hay que tener en cuenta el efecto pantalla de los demás electrones, que resulta en una carga nuclear efectiva Z* y que puede calcularse corrigiendo la carga nuclear Z con un factor que da cuenta de su ocultación debida al efecto de pantalla de los demás electrones (constante de apantallamiento de Slater).
Las electronegatividades (X) absolutas así obtenidas, pueden hacerse coincidir en buena aproximación con la electronegatividades relativas de Pauling ajustando a una recta de regresión X = a Z*/ r2 + b que con los parámetros a y b adecuados resulta ser:
X = 0,359 Z*/ r2 + 0,744
Con todo, hay que decir que la escala de electronegatividades de Pauling ha sido la más popular y utilizada entre la comunidad de químicos desde el primer momento y hasta la actualidad. En la tabla2 a continuación se muestran los valores de electronegatividades de Pauling (en cursiva) frente a los de Mulliken y Allred-Rochow. Como puede observarse, los valores coinciden bastante bien para los elementos de los cuatro primeros periodos de la tabla, apareciendo las discrepancias más notables en los elementos de transición de los dos últimos periodos.
Algunas puntualizaciones importantes
La electronegatividad no solo es un concepto cualitativo, sino que es cuantitativa; aunque sus valores son relativos y sólo tienen sentido en la medida en que se comparen unos con otros.
El método de Pauling, basado en las energías de enlace, es el más empleado para disponer de una escala completa de EN relativas para todos los elementos.
Ese método no emana de manera natural de la teoría cuántica del enlace de valencia, sino que está creado ad hoc con el único fin de que los valores que arroja representen o evalúen la afinidad que muestran los átomos hacia los electrones en sus enlaces. Para ello Pauling no duda en parametrizar a conveniencia o reinterpretar la fórmula de las energías de enlace que permite hallarla6 con tal de que el resultado cumpla su fin, que no es otro que cuantificar de forma comparativa y de la mejor manera posible la afinidad de un átomo por los electrones de enlace.
La electronegatividad se concibe como un número adimensional y no es una magnitud física termodinámica real como la energía de enlace, los calores de formación, la energía de ionización o la afinidad electrónica, aunque esté estrechamente relacionada con estas.
En rigor, la electronegatividad es una propiedad que se refiere a los átomos de un elemento y no al elemento químico propiamente dicho, por lo que su valor depende del número de oxidación que esté empleando en el compuesto al que pertenece el enlace.
El empleo de la escala de
electronegatividades es una buena herramienta, muy útil, sencilla e intuitiva que,
estimando la capacidad de los átomos para disponer de los electrones en sus
enlaces, explica la polaridad y el carácter más o menos iónico de éstos y
permite adivinar su repercusión en las propiedades químicas de las sustancias.
Utilidad de la electronegatividad en el estudio de la Química
El comportamiento químico de las sustancias es una consecuencia de las interacciones entre los electrones de valencia de sus átomos, las cuales están determinadas por su estructura electrónica. Cuando se enfrentan los átomos de dos sustancias, la disposición de estos electrones más exteriores es quien determina la mayor o menor tendencia a cederlos, captarlos o compartirlos. Al margen de un análisis detallado -y complejo- de la estructura electrónica del átomo, la electronegatividad resulta ser un criterio cualitativo cómodo y eficaz para hacer predicciones comparativas acerca del comportamiento químico de los elementos; pues se define como una medida de la tendencia a disputar los electrones puestos en juego en sus enlaces. Así pues, la electronegatividad puede ser una herramienta muy útil en el estudio y compresión de la química, como vamos a ver a continuación.
Estimación del carácter iónico de un enlace
La mayoría de los enlaces químicos no son idealmente iónicos o covalentes, sino que deben considerarse con un carácter parcialmente covalente y parcialmente iónico que queda establecido definiendo su porcentaje de carácter iónico (%CI). El conocimiento de la electronegatividad es de gran ayuda para saber si un enlace puede ser considerado covalente, iónico, o covalente polar (parcialmente covalente) y hacer una estimación de su % CI. Una regla fácil ayuda a distinguir los enlaces según sea la diferencia de electronegatividad (DX):
Si DX > 2 se considera enlace iónico. Es el caso de la unión entre átomos de elctronegatividades muy distintas, entre metal y no metal, como en NaCl y CaO, donde el electrón de enlace del átomo menos electronegativo es cedido completamente al más electronegativo.
Si DX < 2 se considera enlace covalente, y su carácter iónico será menor cuanto menor sea DX. Es el caso de la unión entre no metales con semimetales o elementos de transición pesados. Los átomos de elementos con electronegatividades no muy diferentes van a formar enlaces con un mayor o menor porcentaje de carácter iónico, denominados enlaces covalentes polares, como en HCl y SO2. Sólo en el caso de la unión entre átomos de igual electronegatividad, el enlace va a ser covalente puro (0% de carácter iónico y apolar), como en el caso de las moléculas diatómicas H2 o I2 .
Conociendo la diferencia de electronegatividades de los átomos enlazados podemos saber aproximadamente el porcentaje de carácter iónico de un enlace covalente. El gráfico muestra una relación bastante útil entre estas diferencias y el porcentaje de carácter iónico de un enlace (línea roja), en comparación con los % CI reales de algunos enlaces (puntos negros).
Polaridad de las moléculas y grupos funcionales
La existencia de cierto carácter iónico en un enlace covalente supone un desplazamiento de la densidad electrónica de los electrones compartidos, que son retenidos en mayor medida por el átomo más electronegativo; apareciendo así una polaridad eléctrica que lo convierte en un enlace covalente polar. Como se puede ver en el ejemplo de la figura, este desplazamiento es una situación intermedia entre la distribución perfectamente centrada de las cargas eléctricas entre los átomos enlazados y la formación de un par de iones positivo y negativo, originada por un intercambio total de los electrones. Entre ambas situaciones extremas se crea un dipolo eléctrico con una carga parcial, que es negativa en el átomo más electronegativo y positiva en el menos. El momento dipolar (m) será la distancia de enlace d multiplicado por la carga eléctrica parcial d, y está orientado en la dirección de enlace hacia la carga negativa: m = d.d
Del mismo modo que sucede con el porcentaje de carácter iónico, existe una buena correlación entre el momento dipolar de un enlace y la diferencia de electronegatividad de sus átomos. Se comprende que los enlaces entre átomos iguales (igual electronegatividad) van a ser apolares, mientras que los de átomos de elementos diferentes serán más o menos polares en función de lo diferentes que sean sus electronegatividades, y que sólo en el caso de que su diferencia sea muy grande el enlace podrá considerarse como iónico.
La polaridad de una molécula se puede justificar a partir de la polaridad de sus enlaces y la orientación de los mismos; y por lo tanto, de la diferencia de electronegatividad de los átomos enlazados y de la geometría molecular.
En el campo de la química orgánica también es común considerar el conjunto de átomos que forman cada grupo funcional como una entidad con determinada electronegatividad, lo que permite hacer de forma intuitiva predicciones cualitativas muy útiles sobre el efecto de estos grupos en la reactividad y propiedades de los compuestos orgánicos.
Propiedades fisicoquímicas de las sustancias
Las diferencias de electronegatividad permiten hacer predicciones sobre el carácter y la polaridad de los enlaces, quienes a su vez determinan la estructura de las moléculas y cristales que forman, además de sus interacciones intermoleculares. Estas estructuras e interacciones determinan las propiedades fisicoquímicas que van a presentar las sustancias, tales como los puntos de fusión y ebullición, la solubilidad y grado de disociación en determinados disolventes, la volatilidad, etc. Siguiendo este razonamiento, desde el conocimiento de las electronegatividades de los elementos que componen las sustancias que no tengan una fórmula muy compleja, podemos justificar intuitivamente y hacer comparaciones de las propiedades que presentan dichas sustancias.
Electronegatividad y número de oxidación
El concepto de número de oxidación de un elemento que forma parte de un compuesto es muy útil y sencillo tanto para su formulación y nomenclatura como para clasificar y comprender mejor las reacciones químicas en las que participa.
Las diferencias de electronegatividad entre los átomos justifican las reglas de asignación de números de oxidación ya que, por definición, el número de oxidación de los átomos de un elemento en un compuesto es el número de cargas que tendría si los electrones de cada enlace fueran transferidos por completo al átomo más electronegativo. Por ejemplo: En NH3, N(-3) y H(+1); F siempre -1; O (siempre -2, excepto O2(0) y -O-O- (-1)). El signo, queda determinado por cuál de los átomos enlazados atrae más hacia sí los electrones. Negativo para el átomo más electronegativo, y positivo para el menos.
Variación de la electronegatividad en el sistema periódico
La electronegatividad está muy relacionada con la energía de ionización y la afinidad electrónica, propiedades atómicas de naturaleza energética. De la propia definición de electronegatividad se intuye que un elemento que tenga alta energía de ionización y alta electroafinidad tendrá también alta electronegatividad. Como es de esperar, los valores de electronegatividad siguen la misma tendencia que tienen aquellas de aumentar de izquierda a derecha en un mismo periodo y de abajo a arriba en un mismo grupo, desde los valores más bajos de 0,7 del Cs y Fr hasta el más alto de 4,0 del F. Como se puede apreciar en las dos figuras3, esta tendencia general es muy clara en los elementos de los grupos representativos; no así para los elementos de transición, especialmente los situados más abajo y a la derecha.
¿Por qué no aparecen los gases nobles?
Cuando se habla de la electronegatividad, casi siempre se evita la mención al grupo 18, el de los gases nobles, tanto en los valores de la escala como en la tendencia de variación en el sistema periódico. Tradicionalmente se dice que no se consideran porque son estables, inertes y no se enlazan con nadie (recordar el popular chascarrillo entre los químicos de “ligas menos que los gases nobles”). Bromas aparte, lo cierto es que sí que forman compuestos. El mismo Pauling, en 1933, ya había predicho la capacidad de los gases nobles más pesados para formar compuestos estables con el flúor y el oxígeno, los elementos más electronegativos de la tabla, predicción que se materializó por primera vez en 1962. Hasta hoy se han llegado a sintetizar cientos de compuestos de los gases nobles (excepto He y Ne) con diferentes elementos electronegativos de la tabla aparte de F y O, e incluso con metales poco electropositivos como Pt y Au. De hecho existen valores de electronegatividad obtenidos por el método de Pauling para dos de ellos: Kr(3,0) y Xe(2,6). En rigor, ya no podemos decir más que los gases nobles no tienen electronegatividad ni mucho menos que vale cero, aunque sí que deben dejarse en blanco los valores de los que no se dispongan datos comprobados.
Carácter oxidante y reductor
Dado que el carácter oxidante de un elemento mide su tendencia a captar electrones de los demás y el carácter reductor a cederlos, se puede hacer una estimación cualitativa del carácter oxidante o reductor de un elemento en comparación con los demás atendiendo a sus electronegatividades. Dados dos elementos químicos, en general será más oxidante o, lo que es lo mismo, menos reductor, el más electronegativo.
Carácter metálico
Se entiende por carácter metálico de un elemento químico el comportamiento que presenta éste según se acerque o se distancie más de las propiedades que caracterizan a los metales más representativos.
Se trata de propiedades de todo tipo como pueden ser, entre otras, sus energías de ionización y afinidad electrónica, conductividades térmica y eléctrica, dureza, solubilidad, números de oxidación, carácter oxidante, propiedades químicas de sus combinaciones con el H o el O, etc.
Los elementos de marcado carácter metálico, los metales, son blandos, sólidos poco volátiles, muy buenos conductores, insolubles, buenos reductores, con energía de ionización y afinidad electrónica bajas, retienen débilmente a sus electrones de valencia dando números de oxidación positivos y formando cationes, y sus óxidos son iónicos y alcalinos.
Por otro lado, los elementos de menor carácter metálico, los no metales, se comportan del modo contrario: Son gases o bien sólidos y líquidos volátiles, aislantes, oxidantes, con energías de ionización y afinidad electrónica altas, retienen fuertemente a sus electrones de valencia dando números de oxidación negativos, y formando aniones, salvo cuando se enlacen entre ellos mismos. Sus óxidos son covalentes y ácidos.
La electronegatividad es una medida de la competencia por los electrones en los enlaces, y éstos, con sus rupturas y formaciones y las interacciones que originan, son los responsables del comportamiento químico de la sustancia. Parece lógico pensar, como de hecho sucede, que la electronegatividad sea un indicador bastante fiable del mayor o menor carácter metálico de un elemento.
Según su electronegatividad (X) se consideran elementos metálicos (elementos electropositivos) si X ≤ 2,0; no metales si X > 2,1 (elementos electronegativos). Los semimetales tienen electronegatividades cercanas a la del hidrógeno (X ~ 2,1)
La variación del carácter metálico en la tabla periódica sigue la misma tendencia general que la electronegatividad. Los elementos más metálicos son los situados en los grupos de la izquierda (electronegatividades bajas), más cuanto más abajo. Los menos, los típicamente no metálicos, se sitúan en los grupos más a la derecha y hacia arriba (electronegatividades altas). Entre ellos están los elementos de transición (que se consideran metales), y los semimetales, cuyas electronegatividades toman valores intermedios.
Nomenclatura y formulación química
En la Formulación y Nomenclatura Química Inorgánica, regulada por la IUPAC, la escala de electronegatividades ha sido el criterio tradicional para ordenar los símbolos de los elementos en la fórmula de un compuesto, así como para para nombrarlo, tanto en las nomenclaturas de composición como en las de sustitución. Sin ánimo de entrar en detalles, en los compuestos binarios (hidruros, sales binarias, óxidos), el átomo más electronegativo se coloca al final y es el que encabeza el nombre. En los compuestos poliatómicos (hidróxidos, oxoácidos, oxisales) el criterio sigue siendo el mismo, sólo que aquí se considera la electronegatividad del grupo (oxoanión) frente a la del H o catión, más electropositivos. Aunque la primera referencia siga siendo la escala de electronegatividad, actualmente la IUPAC ha simplificado el criterio de prioridad de los elementos del sistema periódico, recorriéndolos de arriba a abajo en cada grupo empezando por la derecha (halógenos) y pasando sucesivamente a los grupos de la izquierda a lo largo de toda la tabla. A efectos de formulación y nomenclatura, esto supone hacer algunas excepciones a la escalade electronegatividades, como la de tratar al oxígeno como elemento electropositivo, aunque realmente no lo sea, frente a los halógenos que están por debajo del flúor.
Para discutir más adelante: ¿Cuándo introducir y cómo utilizar la electronegatividad en la enseñanza de la química?
Se ha hecho hasta aquí una revisión de la electronegatividad, desde su creación y cuantificación hasta su importancia y utilidad en diferentes campos de la Química. Llegados a este punto, queda pendiente de abordar un aspecto que a mí me motiva especialmente: Cómo se trata este concepto en las diferentes etapas de la enseñanza de la química, y desde mi humilde punto de vista, cuándo y cómo sería conveniente introducirlo. Lo dejaremos para el siguiente artículo de este blog. A modo de segunda parte.
Bibliografía y Referencias
2. COTTON, A., WILKINSON, G. Química Inorgánica Avanzada. Limusa (México, 1975)
4. DICKERSON, R., GRAY, H., HAIGHT, G. Principios de Química. Reverté (Barcelona, 1976)
5. MULLIKEN, R.S. A new electroaffinity scale: together with data on valence states and on valence ionization potentials and electron affinities. J Chem Phys, 1934, 2(11): 782–793
7. PAULING. L. The Nature of the Chemical Bond - IV. The Energy of Single Bonds and the Relative Electronegativity of Atoms. J Am Chem Soc. Sept.1932
8. SALAS, RAMÍREZ, NOGUEZ. La incomprendida electronegatividad. Parte I: El pensamiento en la electronegatividad cualitativa (38-44). Parte II: Evolución en la cuantificación de la electronegatividad (155-161). Parte III: Comprendiendo a la electronegatividad (224-231). Educación Química, 22. México (2011)
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