Когда я первый раз серьезно сел готовиться к ЕГЭ по химии, меня словосочетание «электроотрицательность» пугало больше, чем название какой-нибудь редкой болезни. Но со временем я понял, что это не монстр, а вполне вменяемая концепция, с которой можно подружиться. Сегодня расскажу, как лучше освоить эту тему, разложу по полочкам и дам пару жизненных лайфхаков. Думаю, после этого статья станет вам полезным компаньоном в подготовке.
Что вообще такое электроотрицательность
Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе общие электронные пары в химической связи. Проще говоря, насколько сильно атом хочет «утащить» к себе электроны, делясь ими с соседом. Термин предложил Лайнус Полинг, и именно его шкала чаще всего встречается в школьных курсах и на экзамене. Значения на шкале Полинга не абсолютные, а относительные. То есть это скорее не килограммы, а «степени жадности». У фтора этот показатель самый высокий, поэтому его часто ставят в примеры — жаднее него к электронам никто. В таблице Менделеева видно, что по периодам электроотрицательность растет слева направо, а по группам сверху вниз уменьшается. Казалось бы, просто правило «двигай глазами вот так и все поймешь», но тут всегда есть нюансы.
Почему именно так меняется электроотрицательность
С ростом номера элемента в периоде увеличивается заряд ядра. Электроны притягиваются сильнее, а радиус атома уменьшается. Из-за этого растет и способность удерживать общие электроны. А теперь смотрим по группам сверху вниз — число слоев у атомов возрастает, внутренние электроны экранируют ядро. В результате внешним электронам труднее тянуться к ядру, и электроотрицательность падает. Поэтому литий жаднее своего родственника цезия, хотя оба из одной компании — щелочных металлов. Это объяснение кажется логичным, но на практике учащиеся часто путаются и забывают про экранирование. Разобраться помогает простая визуализация: представьте огромный дом, где жильцы на нижних этажах мешают добраться к соседям наверху. Ядро — это хозяин, которому сложнее видеть новых квартирантов через толпу жильцов.
Связь электроотрицательности и типа химической связи
Самое интересное начинается там, где электроотрицательность перестает быть абстрактным числом и превращается в предсказателя химических связей. Если разница электроотрицательностей двух атомов велика (больше примерно 1,7 по шкале Полинга), связь будет ионной. Меньше — скорее ковалентная. А если совсем маленькая разница, до 0,4, то и равноправная, неполярная. Именно поэтому натрий и хлор дают соль, а два атома хлора довольствуются общим «коллективом». Конечно, мир не всегда черно-белый — существуют промежуточные варианты. Например, в воде разница есть, но не настолько большая, чтобы получить ионную связь. В итоге образуется ковалентная полярная связь, благодаря которой молекула приобретает все свои необычные свойства.
Электроотрицательность и свойства веществ
Можно было бы ограничиться правилами для связей, но в экзамене часто спрашивают о свойствах веществ. А вот они напрямую зависят от того, как ведет себя электроотрицательный атом. Например, водородная связь строится только благодаря разнице между водородом и сильно электроотрицательными элементами, как кислород или фтор. Это причина высокой температуры кипения воды по сравнению с сероводородом, хотя молекулы похожи. У элементов с низкой электроотрицательностью часто проявляются восстановительные свойства, потому что такие атомы легко отдают электроны. А те, у кого показатель высок, наоборот, тянутся их получать, и поэтому являются окислителями. Запомнив такую логику, вы дальше сможете выводить свойства «с нуля», даже если конкретный пример раньше не встречался.
Как запоминать значения
На экзамене не всегда требуется знать точные численные значения, но порядок и относительные соотношения полезны. Мой метод был прост: составление таблицы с основными элементами для органики и неорганики: H, C, N, O, F, Cl, Br. Иногда добавлял металлы первой и второй групп. Потом делал карточки с элементами и тренировался их расставлять по убыванию электроотрицательности. Второй прием — образы. Фтор — самый жадный, у кислорода чуть меньше «аппетит», азот посередине, углерод дружелюбнее, а водород вообще «бедняжка» с минималкой. Этот образный ряд удивительно помогает, когда в стрессовой ситуации мозг начинает паниковать.
Типичные ошибки на ЕГЭ
Самая распространенная ошибка — путать направление тренда внутри группы и периода. Некоторые уверены, что по группе электроотрицательность тоже растет, потому что заряд ядра увеличивается. Но мы уже говорили: экранирование и огромный радиус нивелируют этот эффект. Вторая ошибка — воспринимать связь строго черно-белой: если ионная, то только 100% ионов, если ковалентная — идеальное равенство. На деле в природе есть смешанные варианты. Еще частый промах — игнорировать роль электроотрицательности при объяснении свойств кислот, оснований и окислителей. Когда ученик понимает этот параметр, ответы становятся логичнее и связнее. А в тестовой части это означает уверенные баллы.
Как использовать знание на практике
Моя личная находка — решать задания, где электроотрицательность не стоит в вопросе напрямую, но «висит в воздухе». Например, составить уравнение реакции и объяснить, кто будет окислителем. Или определить характер связи и свойства вещества исходя из состава. Для тренировки полезно разбирать реальные задания прошлых лет. А если нужны систематизированные упражнения и объяснения для конкретных тем, то поможет онлайн школа для подготовки к ЕГЭ и ОГЭ: там все собрано в одном месте с понятным порядком. Поверьте, когда накапливаешь много практики, теория перестает казаться абстрактной. А еще рекомендую самим составлять мини-вопросы по «электроотрицательности» и проверять друзей. Весело и помогает!
Небольшие задания для закрепления
Чтобы текст не остался просто рассказом, предлагаю несколько вопросов себе на проверку:
- Кто в таблице Менделеева обладает максимальной электроотрицательностью?
- Как изменяется этот показатель в периоде и в группе?
- Какая связь образуется между атомами углерода и кислорода и почему?
- Почему у воды столь высокая температура кипения в сравнении с сероводородом?
- Как электроотрицательность связана с окислительными и восстановительными свойствами?
Попробуйте ответить сейчас или завтра, без подглядывания. Если получилось — круто, значит материал усвоен. Если где-то ступор — значит стоит повторить именно этот кусочек. И не переживайте: даже я, когда учил эту тему впервые, периодически замирал, глядя в воздух и думая: «Так, а куда же там растет электроотрицательность?» Главное — повторять и проверять себя.