Kemi finns överallt:i medicinerna vi tar, i teflonbeläggningen på våra nonstick-pannor, i cellerna hos alla levande varelser på jorden. Och varje element i det periodiska systemet är lite annorlunda - dess vikt, antalet subatomära partiklar det har, materiens tillstånd det antar, dess smältpunkt, etc., gör det unikt bland de andra elementen. En viktig egenskap hos en atom som bestämmer mycket om hur den kommer att slå sig samman med andra atomer för att göra molekyler är elektronegativitet.
"Elektronegativitet är måttet på en atoms affinitet för elektroner, och det är en inneboende egenskap hos varje atom", säger Eric Ferreira, docent vid avdelningen för kemi vid University of Georgia. "Det är baserat på många faktorer som är specifika för atomen, inklusive storlek och antalet protoner i kärnan."
En atoms elektronegativitet är i huvudsak ett mått på den relativa sannolikheten att de delade elektronerna kommer att hittas närmare den atomen än en annan.
"Det fungerar ungefär som två individer som spelar dragkamp med ett rep", säger Ferreira. "Individerna är atomkärnorna, och repet är elektronerna. Om individerna drar lika starkt, så delas repet lika. Men om en individ drar hårdare än den andra, kommer mer av repet att börja samlas mot personen som drar hårdare. I huvudsak är personen som drar hårdare mer elektronegativ och drar rep (eller elektrontäthet) mot sig."
Du kommer ihåg från gymnasiets kemiklass att protonerna i en atoms kärna är positivt laddade, och lockar därför negativt laddade elektroner att kretsa runt dem. När två atomer är bundna tillsammans, ett sätt de håller ihop är genom att dela ett par elektroner mellan dem - detta kallas kovalent bindning. Men atomerna i en kovalent bindning kanske inte delar vårdnaden om elektronerna lika - om atomer av två olika element delar elektroner i en kovalent bindning, kan elektronerna tillbringa mer tid närmare en atoms kärna än den andra. Ett bra exempel på detta är i bindningen som bildas mellan en syreatom och två väteatomer i en vattenmolekyl:Syreatomens kärna attraherar de delade elektronerna starkare än väteatomernas kärnor. Därför är syreatomen mer elektronegativ än vätens — den är bättre än vätena på att attrahera elektronerna till dess kärna.
Ett bra exempel på ett sätt på vilket människor drar fördel av elektronegativitet varje dag är teflon, polymeren polytetrafluoreten (PTFE), som kan belägga en panna för att förhindra att dina äggröra fastnar på den. Denna polymer är en lång kedja av kol-på-kol-bindningar, där varje inre kolatom också har två fluoratomer bundna till sig. Av alla grundämnen är fluor det mest elektronegativa, så bindningselektronerna hålls tätt mot fluoratomerna.
Molekyler kan attraheras till varandra genom speciella interaktioner, som Londons spridningskrafter. Dessa krafter skapas när de ständigt rörliga elektronerna i en molekyl dras till ett område av molekylen, vilket skapar fläckar i molekylen som är mer negativt laddade och andra som är mer positivt laddade.
I det specifika fallet med teflon, eftersom fluor är så elektronegativt, minimerar kärnorna i dess atomer mängden elektronrörelser - fluoratomen är så attraktiv för elektronerna att de sällan vill hänga runt kolkärnorna alls. Detta innebär att elektronrörelsen som skulle skapa attraktiva London-spridningskrafter upphävs, vilket resulterar i "nonstick"-egenskaperna hos teflon.
Elektronegativitet spelar också in i skapandet av läkemedel:
"Många läkemedel är små molekyler, och de är utformade för att interagera med vissa proteiner i kroppen som har specifika funktioner", säger Ferreira. "Dessa interaktioner är baserade på den fysiska formen av molekylen för att exakt passa in i proteinets receptorform — tänk på en nyckel som passar in i ett lås. Dessa intermolekylära interaktioner kan baseras på elektrostatiska krafter, och därför skulle man kunna designa läkemedel där den elektroniska naturen är "inställd" på specifika atomer baserat på deras elektronegativitet för att maximera effektiviteten av interaktionen."
Så nästa gång du dricker ett glas vatten eller gör en grillad ostsmörgås eller tar din medicin, tacka kemi för att de gör varje element lite annorlunda – och vissa mer attraktiva än andra.
Nu är det intressantBegreppet elektronegativitet introducerades av Linus Pauling 1932. På Paulingskalan tilldelas fluor en elektronegativitet på 3,98, och de andra elementen skalas i förhållande till det värdet. Ju högre värdet på elektronegativiteten är, desto starkare attraherar det elementet de delade elektronerna. Pauling och Marie Curie är de enda två personer som någonsin har tilldelats två odelade Nobelpriser under sin livstid.
