Electronegatividad: Definición, tendencia periódica y ejemplo

¿Qué es la electronegatividad?

La electronegatividad es una propiedad química muy importante que ayuda a explicar cómo y por qué los átomos crean compuestos. La electronegatividad se define como la capacidad de extraer electrones de otro átomo y retenerlos con fuerza. La propiedad se describe con mayor frecuencia utilizando los valores desarrollados por Linus Pauling.

• En la escala de Pauling, el elemento menos electronegativo es el francio (número atómico 87) y el elemento más electronegativo es el flúor (número atómico 9).
• El valor de electronegatividad del francio es cercano a 0 y predice que el francio no podrá atraer ni retener electrones de manera muy efectiva, una propiedad que se observa en la naturaleza.
• Por el contrario, el gran valor de electronegatividad del flúor predice todo lo contrario: el flúor atraerá y retendrá electrones de manera eficiente.
• Todos los demás elementos de la tabla periódica tienen valores de electronegatividad entre el francio y el flúor.

Enlace covalente y electronegatividad

Muchos compuestos biológicamente importantes resultan de la combinación de no metales en el lado derecho de la tabla periódica; elementos como el carbono, el hidrógeno y el oxígeno forman carbohidratos, grasas y ácidos nucleicos, por ejemplo. Estos compuestos se crean mediante enlace, término que se utiliza para describir la atracción entre dos o más átomos de un compuesto.

• El enlace implica compartir o transferir electrones entre átomos.
• Cuando los electrones se comparten entre átomos, los enlaces se denominan covalentes (‘co’ = juntos, es decir, cuando los átomos se juntan).
• Si los electrones compartidos se dividen equitativamente entre dos átomos, el enlace covalente se llama no polar.
• Si los electrones se comparten de manera desigual, el enlace covalente se llama polar. La palabra polar se refiere al hecho de que los electrones que se comparten de manera desigual pasarán diferentes cantidades de tiempo sobre un elemento, creando dos «casas» o polos en la molécula, muy parecido a como hay dos polos en la Tierra.

Diferencia de electronegatividad

A partir de la diferencia de electronegatividad se puede inferir una explicación más cuantitativa de las diferencias en los enlaces covalentes. La diferencia de electronegatividad (ΔEN) es la diferencia restada entre los valores de electronegatividad asignados a dos elementos diferentes. Los valores de electronegatividad para el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno aparecen en la Tabla 1, y el siguiente cálculo muestra cómo determinar si un enlace covalente es polar o no polar.

Tabla 1. Valores de electronegatividad para carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno

Utilizando la información de la Tabla 1, la diferencia de electronegatividad (ΔEN) para un enlace CC se puede determinar en unos pocos pasos:

• Asigne el valor de 2,55 a cada átomo de carbono.
• Reste los valores de electronegatividad para determinar ΔEN.
  
  • 2,55 – 2,55 = 0
• Interprete los valores utilizando la Tabla 1.
  
  • Como ΔEN es 0, el enlace es apolar.

Si los átomos en una fórmula química son idénticos, ΔEN será igual a 0 y el enlace siempre será apolar.

Realizar un cálculo similar para el enlace CO indica que Δ EN = 0,89.

• Como 0,89 es mayor que 0,5, el enlace es covalente polar.
• Si la diferencia de electronegatividad es mayor que 0,5 y menor que 1,7, el enlace es covalente polar.

Tendencias de electronegatividad en la tabla periódica

La tendencia de la electronegatividad se puede observar en la tabla periódica y, más concretamente, en los siguientes gráficos.

Figura 1. La electronegatividad aumenta a lo largo de un período

Figura 2. La electronegatividad disminuye en un grupo

Por las formas de los gráficos, es obvio que:

• Los no metales del lado derecho de la tabla tienen electronegatividades más altas que los metales del lado izquierdo.
• El gas noble argón (Ar) tiene un valor de electronegatividad de 0.
• Los valores de electronegatividad aumentan a lo largo de un período.
• Los valores de electronegatividad disminuyen a lo largo de un grupo.

Estas conclusiones son generalizaciones importantes para recordar, ya que muchas preguntas de los exámenes de química a menudo se refieren a ellas. Por ejemplo, ¿qué elemento tiene mayor electronegatividad, el potasio o el fósforo? La respuesta se puede encontrar mirando una tabla de valores de electronegatividad (Figura 1) o recordando la tendencia de que la electronegatividad aumenta a lo largo de un período (Figura 2). La respuesta correcta a la pregunta es que el fósforo tiene mayor electronegatividad.

¿Por qué aumenta la electronegatividad a lo largo de un período?

Los cambios en la electronegatividad se pueden explicar considerando:

• el número de protones en el átomo
• el número de electrones en el átomo
• la ubicación de los electrones en el átomo
• el número de capas de electrones entre el núcleo y los electrones más externos

El número de protones en el átomo determinará la carga nuclear del átomo. Cada protón tiene una carga de +1. Por ejemplo, el cloro tiene 17 protones en su núcleo, por lo que la carga nuclear es +17. El número de electrones necesarios para dibujar un diagrama atómico simple.

Figura 3. Comparación de cloro y francio

El cloro tiene 17 electrones que se distribuyen en tres capas de electrones. La electronegatividad del cloro (EN = 3,16) es alta debido a la fuerte carga nuclear positiva (+17). Los electrones más externos sienten la fuerte atracción del núcleo positivo porque solo hay dos capas entre el núcleo y los electrones de la capa externa. La corta distancia y el número limitado de proyectiles crean un nivel bajo o inexistente de blindaje nuclear.

• El blindaje nuclear ocurre cuando las capas internas de electrones disminuyen la atracción de un núcleo con una fuerte carga positiva.
• Cuanto mayor sea el número de capas de electrones, mayor será el grado de blindaje.

¿Por qué la electronegatividad disminuye en un grupo?

Un razonamiento similar puede explicar por qué la electronegatividad disminuye de arriba a abajo en la tabla periódica. Bajar cualquier grupo en la tabla periódica da como resultado la ganancia de electrones que ocupan capas de energía que están cada vez más lejos del núcleo.

El francio tiene 87 protones y electrones. La carga nuclear es +87 y los electrones están distribuidos en 7 niveles de energía. Hay 6 capas de electrones entre el núcleo y el electrón más externo. Dado que hay más capas de electrones entre el núcleo y el electrón más externo, el blindaje nuclear es mayor y los electrones más externos se separan fácilmente del núcleo de francio. Debido a esto, el francio cede electrones fácilmente y tiene un valor de electronegatividad bajo.

Excepciones a las tendencias de electronegatividad en la tabla periódica

Un examen detenido de la tabla periódica revela que existen varias excepciones a las tendencias de la electronegatividad. La mayoría de los gases nobles del grupo 8A de la tabla periódica tienen valores de electronegatividad de 0,0. Además, los elementos del período 7, con números atómicos superiores a 104, tienen valores de electronegatividad de 0,0.

• La razón por la que los gases nobles tienen valores de electronegatividad de 0,0 se debe al hecho de que estos átomos tienen capas externas completas de electrones y no necesitan compartir ni transferir electrones para ganar estabilidad.
• Los elementos con números atómicos de 104 o más son radiactivos, lo que significa que su núcleo es inestable y se descompone. Es difícil realizar mediciones físicas sobre elementos que se deterioran de esta forma, por lo que no existen datos sobre sus valores de electronegatividad.

Ejemplos de electronegatividad

La mayoría de las moléculas que se encuentran en los organismos vivos contienen sólo seis elementos conocidos como los ‘6 GRANDES’: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre. Estos elementos se unirán entre sí de diversas formas y formarán numerosas moléculas importantes en el cuerpo humano.

• Las electronegatividades de estos elementos no metálicos son todas superiores a 2,00 y son significativamente mayores que las electronegatividades de los metales comunes, como el sodio y el potasio.
• Si el carbono y el hidrógeno se unen, sus electronegatividades son tan cercanas (ΔEN = 0,35) que las moléculas resultantes son apolares.
  
  • La electronegatividad del enlace CH explica por qué los ácidos grasos de cadena larga que se encuentran en los aceites y las grasas no se mezclan con el ambiente acuoso de la célula; las sustancias polares y apolares no se mezclan porque los electrones se comparten por igual. Entre los átomos de carbono y de hidrógeno, no hay posibilidad de que los enlaces polares del agua interactúen con los enlaces apolares de una grasa.
• El carbono, el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno se unen para formar una estructura llamada enlace amida que une los aminoácidos en las proteínas. La diferencia de electronegatividad entre el carbono y el nitrógeno (ΔEN = 0,49) y entre el nitrógeno y el hidrógeno (ΔEN = 0,84) hacen que este grupo sea muy polar.
  
  • La polaridad del grupo amida se aprovecha en la fabricación de fármacos para uso médico. Dado que la mayor parte de nuestro cuerpo está formado por agua, otra sustancia muy polar, los fármacos con enlaces NH u OH son muy solubles y muy eficaces.

Resumen de la lección

La propiedad de la electronegatividad se utiliza para explicar cómo los compuestos covalentes comparten sus electrones. La electronegatividad es la capacidad de atraer y retener electrones. En el enlace covalente, los electrones se comparten entre átomos. La escala de electronegatividad más utilizada fue desarrollada por Linus Pauling.

• Los valores de electronegatividad en la escala de Pauling varían de 0,7 a 3,98.
• Los elementos con valores de electronegatividad más altos atraen electrones más fácilmente y crean enlaces polares, en los que los electrones se comparten de manera desigual.
• Los elementos con valores de electronegatividad idénticos formarán enlaces no polares, en los que los electrones se comparten por igual.

La diferencia de electronegatividad (ΔEN) es la diferencia restada entre los valores de electronegatividad asignados a dos elementos diferentes.

• La diferencia de electronegatividad entre dos átomos se utiliza para determinar la polaridad del enlace.
• El grado de electronegatividad determina si un elemento compartirá o transferirá electrones.
• El blindaje nuclear y el número de capas de electrones entre los electrones externos y el núcleo de un elemento se pueden utilizar para explicar por qué algunos elementos ganan o pierden electrones.
• Los elementos que se encuentran en los organismos vivos son no metales con electronegatividades superiores a 2,00 y crean numerosas e importantes moléculas covalentes con enlaces polares o no polares.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador