L'électronégativité redéfinie :une nouvelle échelle d'électronégativité couvre les 96 premiers éléments, une nette augmentation par rapport aux versions précédentes. Crédit :Martin Rahm/Université de technologie de Chalmers
L'électronégativité est l'un des modèles les plus connus pour expliquer pourquoi les réactions chimiques se produisent. Maintenant, Martin Rahm de l'Université de technologie Chalmers, Suède, a redéfini le concept avec un nouveau, échelle plus complète. Son travail, entrepris avec des collègues dont un prix Nobel, a été publié dans le Journal de l'American Chemical Society .
La théorie de l'électronégativité est utilisée pour décrire à quel point des atomes différents attirent les électrons. En utilisant des échelles d'électronégativité, on peut prédire la distribution approximative des charges dans différentes molécules et matériaux, sans avoir recours à des calculs complexes de mécanique quantique ou à des études spectroscopiques. Ceci est essentiel pour comprendre toutes sortes de matériaux, ainsi que pour en concevoir de nouveaux. Utilisé quotidiennement par les chimistes et les chercheurs en matériaux du monde entier, le concept provient des recherches du chimiste suédois Jöns Jacob Berzelius au 19e siècle et est largement enseigné au niveau secondaire.
Maintenant, Martin Rahm, Professeur assistant en chimie physique à l'Université de technologie Chalmers, a développé une toute nouvelle échelle d'électronégativité.
"La nouvelle définition est l'énergie de liaison moyenne des électrons liés les plus externes et les plus faibles, communément appelés électrons de valence, " il explique.
"Nous avons dérivé ces valeurs en combinant des données expérimentales de photoionisation avec des calculs de mécanique quantique. En gros, la plupart des éléments sont liés les uns aux autres de la même manière que dans les échelles précédentes. Mais la nouvelle définition a également conduit à des changements intéressants où les atomes ont changé de place dans l'ordre de l'électronégativité. En outre, pour certains éléments, c'est la première fois que leur électronégativité est calculée."
Tableau périodique montrant les valeurs des 96 premiers éléments de la nouvelle échelle d'électronégativité, publié dans l'article du Journal de l'American Chemical Society . Crédit :Martin Rahm/Université de technologie de Chalmers
Par exemple, par rapport aux anciennes échelles, l'oxygène et le chrome ont tous deux été déplacés dans le classement, par rapport aux éléments les plus proches d'eux dans le tableau périodique. La nouvelle échelle comprend 96 éléments, une nette augmentation par rapport aux versions précédentes. L'échelle part maintenant du premier élément, hydrogène, au quatre-vingt-seize, curium.
Une des motivations des chercheurs pour développer la nouvelle échelle était que, bien qu'il existe plusieurs définitions différentes du concept, chacun ne peut couvrir que des parties du tableau périodique. Un défi supplémentaire pour les chimistes est de savoir comment expliquer pourquoi l'électronégativité est parfois incapable de prédire la réactivité chimique ou la polarité des liaisons chimiques.
Un autre avantage de la nouvelle définition est la façon dont elle s'intègre dans un cadre plus large qui peut aider à expliquer ce qui se passe lorsque les réactions chimiques ne sont pas contrôlées par l'électronégativité. Dans ces réactions, ce qui peut être difficile à comprendre à l'aide de modèles chimiques conventionnels, des interactions complexes entre électrons sont à l'œuvre. Ce qui détermine en fin de compte les résultats de la plupart des réactions chimiques, c'est le changement d'énergie totale. Dans le nouveau journal, les chercheurs proposent une équation où l'énergie totale d'un atome peut être décrite comme la somme de deux valeurs. L'un est l'électronégativité, et la seconde est l'interaction moyenne des électrons. L'amplitude et le caractère de ces valeurs lorsqu'elles changent au cours d'une réaction révèlent l'importance relative de l'électronégativité dans l'influence du processus chimique.
Il existe d'innombrables façons de combiner les atomes du tableau périodique pour créer de nouveaux matériaux. L'électronégativité fournit un premier indicateur important de ce que l'on peut attendre de ces combinaisons.
« L'échelle est vaste, et j'espère que cela affectera grandement la recherche en chimie et en science des matériaux. L'électronégativité est couramment utilisée dans la recherche chimique et avec notre nouvelle échelle, un certain nombre de calculs complexes de mécanique quantique peuvent être évités. La nouvelle définition de l'électronégativité peut également être utile pour analyser les structures électroniques calculées par la mécanique quantique, en rendant ces résultats plus compréhensibles, " dit Martin Rahm.
