Svensk kemist lanserar ny skala för elektronegativitet

2019-01-22 06:00  

Elektronegativiteten hos 96 grundämnen har kartlagts, vissa av dem för första gången. Svenska kemisten Martin Rahm har tillsammans med Nobelpristagaren i kemi Roald Hoffmann presenterat en ny skala för elektronegativitet.

När atomer går ihop och bildar molekyler binds de samman av elektroner, och en enkel förklaring till varför sådana kemiska bindningarna uppstår är vilken elektronegativitet atomerna har. Alltså hur gärna en atom av ett visst ämne vill dra till sig elektroner från en annan atom, något som i sin tur påverkar laddningen på atomerna i molekylen.

– Det är ett välkänt koncept som är viktigt för att snabbt kunna rationalisera kemi. Som när man ska designa nya molekyler och material, säger Martin Rahm som är forskarassistent inom fysikalisk kemi på Chalmers.

Nu är han med och lanserar en helt ny skala för elektronegativitet. Det är den mest omfattande hittills och alla grundämnen upp till curium, nummer 96 i det periodiska systemet, finns representerat. Vissa av grundämnen har för första gången tillskrivits en elektronegativitet.

– Jag hoppas att den kan bli en ny standard. Den är i alla fall min nya standard! Den är mer omfattande än andra skalor så det borde finnas en god chans till det, säger Martin Rahm.

Två sätt att räkna ut elektronegativitet

Skalan presenteras i en studie i tidskriften Journal of American Chemical Society och är förutom Martin Rahm signerad av Nobelpristagaren i kemi Roald Hoffmann vid Cornell university och Tao Zeng vid Carleton university.

Den första skalan för elektronegativitet introducerades 1932 av Nobelspristagaren Linus Pauling, och har följts av flera andra skalor. De varierar både i omfattning och i hur elektronegativiteten har beräknats.

Martin Rahm och hans kolleger har i sitt arbete kommit med en ny definition för elektronegativiteten: den genomsnittliga bindningsenergin hos atomernas valenselektroner – de som sitter i det yttersta lagret kring atomkärnan.

Forskargruppen har använt två metoder för att ta fram värdet. För många grundämnen har elektronegativiteten fastställts genom att samla in data från andra forskares experiment. För grundämnen där sådana experiment är svåra att genomföra, som de med höga atomnummer, har forskarna använt kvantmekaniska beräkningar för att räkna ut elektronegativiteten.

Läs mer: Gruvan i Ytterby har gett namn åt fyra grundämnen

Förutom att skalan innehåller värden för många grundämnen kan den vara till hjälp för att förklara de fall när elektronegativiteten brister.

Ett exempel är guld. Om du bara tittar på elektronegativiteten hos guld och syre borde ämnena kunna reagera med varandra och guldet skulle därmed kunna oxidera – eller ”rosta”. Så varför rostar inte guld?

Elektronegativitet är helt enkelt en enkel modell som inte alltid kan förklara hur atomer binds samman. Men ihop med skalan som Martin Rahm och hans kollegor lanserat finns en modell för att förklara varför elektronegativiteten ibland brister.

Vad som egentligen avgör om kemiska reaktioner sker är den totala energin, och Martin Rahm med kolleger har tagit fram en ekvation där den totala energin i grova drag kan beskrivas som summan av elektronegativiteten och elktronernas genomsnittliga växelverkan.

Läs mer: Här är stjärnsmällarna bakom våra grundämnen

– Med hjälp av ekvationen kan man förklara varför konceptet elektronegativitet inte "fungerar" ibland, varför det inte alltid driver reaktioner framåt. När så är fallet kan man ofta finna en förklaring i elektronernas växelverkan, säger Martin Rahm.

Han tillägger att det fortfarande finns reaktioner som inte går att förklara ens med den nya modell de nu lanserar. I de flesta sådana fall går det fortfarande att beräkna dem kvantmekaniskt. 

I kommande studier ska forskarna fortsätta utforska hur elektronegativitet kan sättas i relation till den totala energin. På sikt kan det ge en metod för att enklare förstå kemiska bindningar, reaktioner och materials egenskaper.

Simon Campanello

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Aktuellt inom

Prevas

Debatt