Электроотрицательность — это условная безразмерная величина, которая показывает, насколько сильно атом в молекуле притягивает к себе общую электронную пару. Она растёт по периоду слева направо и убывает по группе сверху вниз: самая высокая у фтора (3,98 по шкале Полинга), одна из самых низких — у цезия (0,79). Ниже — таблица значений, школьный ряд электроотрицательности с оговорками о том, где источники расходятся, и разбор типовых заданий.
Сразу важное для экзамена: в демоверсиях ЕГЭ последних лет таблицы электроотрицательности среди разрешённых материалов нет — это периодическая система, таблица растворимости и электрохимический ряд напряжений металлов. Перечень на ваш год сверьте со спецификацией на сайте ФИПИ. Поэтому нужно понимать закономерности и несколько опорных соотношений, а не заучивать числа.
Что такое электроотрицательность и шкала Полинга
Понятие связано с именем Лайнуса Полинга: это способность атома в составе молекулы оттягивать на себя электронную плотность химической связи. Важно, что речь о свойстве атома именно в соединении. Измерить электроотрицательность напрямую нельзя — её вычисляют по другим характеристикам, и она немного зависит от окружения атома, например от степени окисления.
Шкала Полинга построена на энергиях связей: чем сильнее энергия связи A–B превышает среднее значение энергий связей A–A и B–B, тем больше различаются электроотрицательности атомов. Точкой отсчёта служит водород: сначала Полинг принял для него 2,1, позже значение уточнили до 2,20. Для стабильных элементов шкала идёт от 0,79 (цезий) до 3,98 (фтор).
Есть и другие шкалы — Малликена (по энергии ионизации и сродству к электрону), Оллреда–Рохова, Аллена. Числа в них отличаются, хотя общая картина похожа. Поэтому всегда смотрите, по какой шкале дана таблица. В школьных таблицах значения часто округляют до десятых: фтор 4,0, кислород 3,5, азот и хлор по 3,0.
Как электроотрицательность меняется в таблице Менделеева
Две закономерности нужно знать твёрдо — по ним решается большинство заданий.
- В периоде слева направо — растёт. Заряд ядра увеличивается, число электронных слоёв то же, радиус атома уменьшается, и ядро сильнее удерживает электроны. Второй период: Li 0,98 → Be 1,57 → B 2,04 → C 2,55 → N 3,04 → O 3,44 → F 3,98.
- В главной подгруппе сверху вниз — убывает. Слоёв больше, радиус растёт, притяжение внешних электронов слабеет. Галогены: F 3,98 → Cl 3,16 → Br 2,96 → I 2,66.
Отсюда самые электроотрицательные элементы собраны в правом верхнем углу таблицы (не считая благородных газов), а наименее электроотрицательные — в левом нижнем. Закономерность наглядна для главных подгрупп; у d-элементов значения меняются плавно. Есть и исключения: галлий и германий по Полингу электроотрицательнее алюминия и кремния из-за сжатия d-оболочек. Для ОГЭ ФИПИ проверяет закономерности в малых периодах и главных подгруппах, так что на экзамене такие исключения не мешают.
Закрепите на таблице. Откройте интерактивную таблицу Менделеева Chemistar и найдите фтор, кислород, хлор и натрий: сразу видно, как положение элемента связано с числом электронных слоёв. Модель Бора в 2D и 3D показывает эти слои наглядно.
Таблица: электроотрицательность элементов по Полингу
Ниже — значения для элементов, которые чаще всего встречаются в школьных задачах. Это шкала Полинга из справочника CRC Handbook of Chemistry and Physics (в изложении НГУ); для приведённых элементов она совпадает с данными Википедии. Для некоторых тяжёлых и d-элементов, например вольфрама и золота, источники дают разные числа, поэтому они не включены. У гелия, неона и аргона значений нет.
| Период | Элемент — электроотрицательность (шкала Полинга) |
|---|---|
| 1 | H 2,20 |
| 2 | Li 0,98; Be 1,57; B 2,04; C 2,55; N 3,04; O 3,44; F 3,98 |
| 3 | Na 0,93; Mg 1,31; Al 1,61; Si 1,90; P 2,19; S 2,58; Cl 3,16 |
| 4 | K 0,82; Ca 1,00; Mn 1,55; Cr 1,66; Fe 1,83; Cu 1,90; Zn 1,65; Ga 1,81; Ge 2,01; As 2,18; Se 2,55; Br 2,96 |
| 5 | Rb 0,82; Sr 0,95; Ag 1,93; Sn 1,96; Sb 2,05; Te 2,1; I 2,66 |
| 6 | Cs 0,79; Ba 0,89 |
Числа справочные и безразмерные: их не нужно помнить с точностью до сотых. Достаточно уметь сравнивать элементы по положению в таблице и знать несколько опорных значений.
Школьный ряд электроотрицательности для ЕГЭ и ОГЭ
Единого официального ряда, который ФИПИ прикладывал бы к заданиям, нет. В заданиях элементы сравнивают по положению в таблице: в проекте демоверсии ЕГЭ 2027 года в задании 2 нужно расположить элементы одного периода по атомному радиусу, а в демоверсии 2026 года — три неметалла по окислительной способности простых веществ, которая тесно связана с электроотрицательностью.
Порядок электроотрицательности наиболее употребимых элементов по значениям Полинга (по убыванию):
F (3,98) > O (3,44) > Cl (3,16) > N (3,04) > Br (2,96) > I (2,66) > S (2,58) > C (2,55) > H (2,20) ≈ P (2,19) > B (2,04) > Si (1,90) > Al (1,61) > Mg (1,31) > Na (0,93)
В разных пособиях ряд записывают по-разному, потому что у ряда элементов числа почти совпадают, а шкалы дают разный порядок:
| Элемент | Полинг | Аллен | Округлённо (школьные таблицы) |
|---|---|---|---|
| N | 3,04 | 3,066 | 3,0 |
| Cl | 3,16 | 2,869 | 3,0 |
| I | 2,66 | 2,359 | 2,5 |
| S | 2,58 | 2,589 | 2,5 |
| C | 2,55 | 2,544 | 2,5 |
| H | 2,20 | 2,300 | 2,1 |
| P | 2,19 | 2,253 | 2,1 |
Азот и хлор по Полингу идут как Cl > N, по Аллену — как N > Cl, а в округлённых таблицах равны. Водород и фосфор различаются в сотых долях. Поэтому спорные пары (N и Cl, H и P, I, S и C) — самые рискованные: если условие позволяет, опирайтесь на положение в периоде или группе, а если нужно сравнить именно такую пару, используйте ряд из пособия, по которому вы готовитесь.
Надёжное «ядро» ряда, которое не зависит от шкалы: фтор — самый электроотрицательный элемент, следом кислород; в группе галогенов значения убывают F > Cl > Br > I; у неметаллов периода значения растут слева направо; типичные металлы стоят заметно ниже водорода.
Как применять электроотрицательность: связь, степени окисления, задания
Тип химической связи
- Одинаковые атомы неметалла (Cl₂, O₂, N₂) — разность равна нулю, связь ковалентная неполярная.
- Разные неметаллы (HCl, H₂O, NH₃) — разность есть, связь ковалентная полярная; чем разность больше, тем связь полярнее.
- Типичный металл и неметалл (NaCl, CaF₂, K₂S) — разность большая, связь ионная.
В зарубежных учебниках встречаются числовые границы: примерно 0,4 для перехода к полярной связи и 1,7–2,0 для ионной. Они условны и в разных источниках различаются, поэтому на экзамене определяйте тип связи по природе элементов.
Знак степени окисления
Более электроотрицательный атом в соединении получает знак «−», менее электроотрицательный — «+». В H₂O кислород −2, водород +1. В гидриде натрия NaH знаки обратные: Na (0,93) менее электроотрицателен, чем H (2,20), поэтому у водорода −1. В OF₂ фтор −1, а кислород +2, потому что фтор электроотрицательнее кислорода. Углерод в CH₄ имеет −4, а в CCl₄ +4: его электроотрицательность (2,55) выше, чем у водорода, и ниже, чем у хлора. Осторожно с PH₃: у P и H значения почти равны, но в школьных задачах у фосфора в фосфине принято −3.
Смещение электронной плотности
Электроны общей пары смещаются к более электроотрицательному атому. Он получает частичный отрицательный заряд δ⁻, а партнёр — частичный положительный δ⁺: в молекуле HCl это Hδ⁺—Clδ⁻.
Неметаллические и окислительные свойства
С ростом электроотрицательности неметаллические свойства, как правило, усиливаются, а вместе с ними — окислительные свойства простых веществ. Поэтому фтор — сильнейший окислитель среди простых веществ.
Разбор типовых заданий
Задание 1. Порядок по электроотрицательности
Из ряда элементов 1) Li 2) Si 3) Mg 4) Cl 5) O выберите три элемента одного периода и расположите их в порядке возрастания электроотрицательности.
Литий и кислород — элементы второго периода, а Si, Mg и Cl стоят в третьем: это и есть искомая тройка. По периоду электроотрицательность растёт слева направо, а в таблице эти элементы расположены в порядке Mg, Si, Cl. Проверка по значениям: 1,31 < 1,90 < 3,16. Ответ: 324.
Задание 2. Полярная связь и смещение электронов
Из перечня O₂, KBr, NH₃, Na, H₂S выберите два вещества с ковалентной полярной связью. К какому атому смещена электронная плотность в молекуле H₂S?
O₂ — неполярная ковалентная связь, KBr — ионная, Na — металлическая. Полярная ковалентная связь у NH₃ и H₂S. В H₂S сера (2,58) электроотрицательнее водорода (2,20), поэтому электронная плотность смещена к сере. Ответ: NH₃ и H₂S; к атому серы.
Задание 3. Степени окисления и знак
Определите степени окисления элементов в OF₂ и NaH и объясните знаки.
Фтор — самый электроотрицательный элемент, он всегда получает −1, значит у кислорода +2. В NaH водород электроотрицательнее натрия, поэтому общая электронная пара условно относится к водороду: H −1, Na +1.
Частые вопросы
Какой элемент самый электроотрицательный?
Фтор: 3,98 по шкале Полинга (в школьных таблицах 4,0). Среди рассмотренных в статье элементов самое низкое значение — у цезия (0,79).
Нужно ли учить значения электроотрицательности наизусть для ЕГЭ?
Таблицы электроотрицательности среди разрешённых материалов нет, но и точные числа обычно не нужны. Выучите закономерности по периоду и группе, ядро ряда (F, O, затем Cl и N, Br) и положение водорода между металлами и неметаллами.
У какого элемента электроотрицательность выше: у азота или хлора?
Зависит от шкалы: по Полингу выше у хлора (3,16 против 3,04), по Аллену — у азота, в округлённых школьных таблицах они равны (3,0). Ориентируйтесь на пособие, по которому готовитесь.
Чему равна электроотрицательность водорода?
По современной шкале Полинга — 2,20, в школьных таблицах чаще округляют до 2,1. Поэтому с металлами водород образует гидриды, где у него −1 (NaH), а с неметаллами — соединения, где у него +1 (H₂O, HCl).
Есть ли электроотрицательность у благородных газов?
Для гелия, неона и аргона в таблицах Полинга значений нет. Для криптона и ксенона их приводят не во всех источниках (у ксенона 2,60).
Вывод
Электроотрицательность помогает быстро ответить на три вопроса: какая связь в веществе, какой знак у степени окисления и к какому атому смещены электроны. Запомните две закономерности — рост по периоду и убывание по группе, — ядро ряда F > O > (Cl, N) > Br и осторожно относитесь к спорным парам, где шкалы расходятся.
Проверьте себя на заданиях. В банке заданий Chemistar более 2300 заданий по химии с разборами, а ИИ-чат объяснит решение по шагам. Попробуйте 7 дней бесплатно, тарифы — от 590 ₽ в месяц.
