Elektronegativiteit is een van de meest bekende modellen om te verklaren waarom chemische reacties plaatsvinden. Nutsvoorzieningen, Martin Rahm van de Chalmers University of Technology, Zweden, heeft het concept opnieuw gedefinieerd met een nieuwe, uitgebreidere schaal. Zijn werk, samen met collega's, waaronder een Nobelprijswinnaar, is gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

De theorie van elektronegativiteit wordt gebruikt om te beschrijven hoe sterk verschillende atomen elektronen aantrekken. Door gebruik te maken van elektronegativiteitsschalen, men kan de geschatte ladingsverdeling in verschillende moleculen en materialen voorspellen, zonder toevlucht te hoeven nemen tot complexe kwantummechanische berekeningen of spectroscopische studies. Dit is essentieel voor het begrijpen van alle soorten materialen, evenals voor het ontwerpen van nieuwe. Dagelijks gebruikt door chemici en materiaalonderzoekers over de hele wereld, het concept is afkomstig van het onderzoek van de Zweedse scheikundige Jöns Jacob Berzelius in de 19e eeuw en wordt veel onderwezen op middelbare schoolniveau.

Nutsvoorzieningen, Martin Rahm, Universitair docent fysische chemie aan de Chalmers University of Technology, heeft een gloednieuwe schaal van elektronegativiteit ontwikkeld.

"De nieuwe definitie is de gemiddelde bindingsenergie van de buitenste en zwakste gebonden elektronen - algemeen bekend als de valentie-elektronen, " hij legt uit.

"We hebben deze waarden afgeleid door experimentele foto-ionisatiegegevens te combineren met kwantummechanische berekeningen. de meeste elementen verhouden zich op dezelfde manier tot elkaar als in eerdere schalen. Maar de nieuwe definitie heeft ook geleid tot enkele interessante veranderingen waarbij atomen van plaats zijn verwisseld in de volgorde van elektronegativiteit. Aanvullend, voor sommige elementen is dit de eerste keer dat hun elektronegativiteit is berekend."

Bijvoorbeeld, vergeleken met eerdere schalen, zuurstof en chroom zijn beide opgeschoven in de rangschikking, ten opzichte van elementen die er het dichtst bij staan ​​in het periodiek systeem. De nieuwe schaal omvat 96 elementen, een duidelijke stijging ten opzichte van eerdere versies. De schaal loopt nu vanaf het eerste element, waterstof, tot de zesennegentigste, curium.

Een motivatie voor de onderzoekers om de nieuwe schaal te ontwikkelen was dat, hoewel er verschillende definities van het concept bestaan, elk kan slechts delen van het periodiek systeem dekken. Een extra uitdaging voor chemici is hoe te verklaren waarom elektronegativiteit soms niet in staat is om chemische reactiviteit of de polariteit van chemische bindingen te voorspellen.

Een ander voordeel van de nieuwe definitie is hoe deze past in een breder kader dat kan helpen verklaren wat er gebeurt als chemische reacties niet worden gecontroleerd door elektronegativiteit. Bij deze reacties die moeilijk te begrijpen zijn met conventionele chemische modellen, complexe interacties tussen elektronen zijn aan het werk. Wat uiteindelijk de uitkomsten van de meeste chemische reacties bepaalt, is de verandering in totale energie. In de nieuwe krant de onderzoekers bieden een vergelijking waarbij de totale energie van een atoom kan worden beschreven als de som van twee waarden. Een daarvan is elektronegativiteit, en de tweede is de gemiddelde elektroneninteractie. De grootte en het karakter van deze waarden als ze tijdens een reactie veranderen, onthult het relatieve belang van elektronegativiteit bij het beïnvloeden van het chemische proces.

Er zijn eindeloze manieren om de atomen in het periodiek systeem te combineren om nieuwe materialen te creëren. Elektronegativiteit biedt een eerste belangrijke indicator van wat van deze combinaties kan worden verwacht.

"De schaal is groot, en ik hoop dat het onderzoek op het gebied van scheikunde en materiaalkunde grote gevolgen zal hebben. Elektronegativiteit wordt routinematig gebruikt in chemisch onderzoek en met onze nieuwe schaal kunnen een aantal ingewikkelde kwantummechanische berekeningen worden vermeden. De nieuwe definitie van elektronegativiteit kan ook nuttig zijn voor het analyseren van elektronische structuren die zijn berekend via de kwantummechanica, door dergelijke resultaten begrijpelijker te maken, ’ zegt Martin Rahm.