¿Qué fuerza crea la electronegatividad?

La respuesta corta es: el electromagnetismo también causa electronegatividad.

La respuesta más larga es: qué distribución de electrones se desarrolla en equilibrio alrededor de un conjunto de núcleos positivos (y, por lo tanto, en una molécula) depende de la distribución de los núcleos y sus cargas. Es bastante intuitivo que los electrones se sentirán más atraídos por los núcleos de mayor carga, al igual que en algunos círculos, las mujeres atractivas se sentirán más atraídas por los hombres con más masa muscular, mientras que el larguirucho imberbe tomará solo un sorbo de su vaso de jugo de naranja. en la fiesta. Pero como en el caso del apareamiento, la situación es un poco más complicada con la electronegatividad, donde el radio de los orbitales también juega un papel en cuanto a qué núcleo atrae más electrones.

Independientemente de las razones específicas de la atracción preferida, la distribución de carga resultante podría describirse ingenuamente tabulando la densidad de carga a intervalos regulares de picómetro en la dirección x, y, z, o puede describirse mediante algo llamado expansión multipolar. Hay bastantes matemáticas involucradas en la expansión multipolar, pero la intuición detrás de esto es básica. Describe la distribución angular de carga con respecto a un determinado punto de referencia (por ejemplo, el centro de gravedad de una molécula).

El multipolo de orden cero (llamado "monopolo") simplemente describe una distribución de carga esféricamente simétrica (misma densidad de carga en todas las direcciones). El multipolo de primer orden (llamado "dipolo") describe una distribución de carga donde en una dirección hay más carga positiva y en la dirección opuesta hay más carga negativa. El multipolo de segundo orden (extrañamente llamado "cuadrupolo") describe una distribución de carga que tiene forma de trébol, es decir, carga positiva en dos direcciones opuestas preferidas y carga negativa en las dos direcciones opuestas perpendiculares a la anterior. Esto sigue, y sigue, y sigue ("octupolos", "hexadecupoles", etc.), hasta llegar a un orden infinito. Generalmente,$1/r^2, 1/r^3\dots$).

La electronegatividad simplemente trata con multipolos (dipolos) de primer orden y trata de explicar por qué existe para una determinada molécula, básicamente en la metáfora del partido que he elegido anteriormente. Pero hay muchos otros tipos infinitos de asimetría de carga/multipolos, que no tienen nombres específicos, pero que son solo un caso especial de estados de equilibrio electromagnético. Sin embargo, el concepto de electronegatividad es muy útil, simplemente porque muy a menudo las moléculas tienen carga neutra (es decir, si no estamos tratando con iones, los átomos/moléculas no tienen momento monopolar), por lo que la siguiente "forma" de carga más importante (la más fuerte) es el dipolo

Es la fuerza electromagnética. Que un objeto sea neutro no significa que no tenga campo eléctrico, simplemente no tiene$1/r^2$componente a su campo eléctrico. Un momento dipolar le dará una$1/r^3$componente, y los momentos de orden superior darán componentes de orden superior en$1/r$.

Cada átomo tiene una distribución diferente de electrones, por lo que tiene un campo eléctrico diferente. La diferente electronegatividad de diferentes átomos proviene de estos diferentes campos eléctricos.

Cuando ocurre una reacción, la energía libre de Gibbs tenía que ser negativa.

$$\Delta G=-nFE=RT\ln(Q/K)=\mu\,\mathrm dN + V\,\mathrm dp+S\,\mathrm dT$$ Así que puedes ver que si el$E$o el potencial de la celda es grande, la reacción es espontánea, lo que significa que un reactivo electropositivo y un reactivo electronegativo reaccionarán espontáneamente. También puede ver que cuando aumenta la temperatura, los niveles de energía de los orbitales cambian y que la mayoría de las reacciones (exotérmicas) se pueden revertir aumentando la temperatura (la constante de equilibrio$K$es una función de$T$). La energía para llevar un electrón desde el orbital más alto ocupado hasta el infinito en estado gaseoso se conoce como energía de ionización y la otra es la afinidad electrónica. Entonces, sí, los enlaces grandes donde los átomos están muy separados son, de hecho, más reactivos y, por lo general, donde la molécula reaccionará, mientras que los enlaces que están eléctricamente polarizados con las cargas opuestas cercanas son menos reactivos (como los enlaces iónicos). También a través del proceso de electrólisis, una vez más puedes inyectar electrones en la molécula y hacer reacciones no espontáneas como si jugaras con la temperatura. El voltaje aplicado debe ser al menos igual al voltaje de la reacción espontánea calculada en la ecuación anterior (esto se conoce como potencial de descomposición).