Electronegatividad

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La electronegatividad, simbolizada como χ, es la tendencia de un átomo de un elemento químico determinado a atraer electrones compartidos (o densidad de electrones) al formar un enlace químico.

La electronegatividad de un átomo se ve afectada tanto por su número atómico como por la distancia a la que residen sus electrones de valencia del núcleo cargado. Cuanto mayor sea la electronegatividad asociada, más atrae un átomo o un grupo sustituyente a los electrones. La electronegatividad sirve como una forma sencilla de estimar cuantitativamente la energía de enlace, y el signo y la magnitud de la polaridad química de un enlace, que caracteriza un enlace a lo largo de la escala continua que va desde el enlace covalente al iónico. El término electropositividad, definido de forma imprecisa, es lo contrario de la electronegatividad: caracteriza la tendencia de un elemento a donar electrones de valencia.

En el nivel más básico, la electronegatividad viene determinada por factores como la carga nuclear (cuantos más protones tenga un átomo, más «tirará» de los electrones) y el número y la ubicación de otros electrones en las capas atómicas (cuantos más electrones tenga un átomo, más lejos del núcleo estarán los electrones de valencia, y como resultado, menos carga positiva experimentarán, tanto por su mayor distancia del núcleo como porque los otros electrones en los orbitales centrales de menor energía actuarán para proteger a los electrones de valencia del núcleo cargado positivamente).

Origen del término electronegatividad

El término «electronegatividad» fue introducido por Jöns Jacob Berzelius en 1811, aunque el concepto ya se conocía antes y fue estudiado por muchos químicos, entre ellos Avogadro. A pesar de su larga historia, no se desarrolló una escala precisa de electronegatividad hasta 1932, cuando Linus Pauling propuso una escala de electronegatividad que depende de las energías de los enlaces, como desarrollo de la teoría del enlace de valencia. La electronegatividad no puede medirse directamente y debe calcularse a partir de otras propiedades atómicas o moleculares. Se han propuesto varios métodos de cálculo, y aunque puede haber pequeñas diferencias en los valores numéricos de la electronegatividad, todos los métodos muestran las mismas tendencias periódicas entre los elementos.

Estimando la electronegatividad

El método de cálculo más utilizado es el propuesto originalmente por Linus Pauling. Éste da una cantidad adimensional, comúnmente denominada escala de Pauling (χr), en una escala relativa que va de 0,79 a 3,98 (hidrógeno = 2,20). Cuando se utilizan otros métodos de cálculo, es convencional (aunque no obligatorio) citar los resultados en una escala que cubra el mismo rango de valores numéricos: esto se conoce como electronegatividad en unidades Pauling.


Sello postal con la imagen de Linus Pauling, USA,2008.
Sello postal con la imagen de Linus Pauling, USA,2008.

Tal y como se suele calcular, la electronegatividad no es una propiedad de un átomo por sí sola, sino una propiedad de un átomo en una molécula. Aun así, la electronegatividad de un átomo está fuertemente correlacionada con la primera energía de ionización, y negativamente con la afinidad de los electrones. Es de esperar que la electronegatividad de un elemento varíe con su entorno químico, pero suele considerarse una propiedad transferible, es decir, que valores similares serán válidos en diversas situaciones.

El cesio es el elemento menos electronegativo (0,79); el flúor es el más (3,98).

Electronegatividad según Pauling

Linus Pauling propuso por primera vez el concepto de electronegatividad en 1932 para explicar por qué el enlace covalente entre dos átomos diferentes (A-B) es más fuerte que la media de los enlaces A-A y B-B. Según la teoría del enlace de valencia, de la que Pauling fue un notable defensor, esta «estabilización adicional» del enlace heteronuclear se debe a la contribución de las formas canónicas iónicas al enlace.


La diferencia de electronegatividad entre los átomos A y B viene dada por:

donde las energías de disociación, Ed, de los enlaces A-B, A-A y B-B se expresan en electronvoltios, incluyéndose el factor (eV)-1⁄2 para asegurar un resultado adimensional. Así, la diferencia de electronegatividad Pauling entre el hidrógeno y el bromo es de 0,73 (energías de disociación: H-Br, 3,79 eV; H-H, 4,52 eV; Br-Br 2,00 eV)

Como sólo se definen las diferencias de electronegatividad, es necesario elegir un punto de referencia arbitrario para construir una escala. Se eligió el hidrógeno como referencia, ya que forma enlaces covalentes con una gran variedad de elementos: su electronegatividad se fijó primero en 2,1, y posteriormente se revisó hasta 2,20. También es necesario decidir cuál de los dos elementos es más electronegativo (lo que equivale a elegir uno de los dos signos posibles para la raíz cuadrada).


Esto se suele hacer utilizando la «intuición química»: en el ejemplo anterior, el bromuro de hidrógeno se disuelve en el agua para formar iones H+ y Br-, por lo que se puede suponer que el bromo es más electronegativo que el hidrógeno. Sin embargo, en principio, dado que deberían obtenerse las mismas electronegatividades para dos compuestos de enlace cualquiera, los datos están de hecho sobredeterminados, y los signos son únicos una vez que se fija un punto de referencia (normalmente, para el H o el F).

Para calcular la electronegatividad de Pauling para un elemento, es necesario disponer de datos sobre las energías de disociación de al menos dos tipos de enlaces covalentes formados por ese elemento. A. L. Allred actualizó los valores originales de Pauling en 1961 para tener en cuenta la mayor disponibilidad de datos termodinámicos, y son estos valores «revisados de Pauling» de la electronegatividad los que se utilizan con más frecuencia.

El punto esencial de la electronegatividad de Pauling es que existe una fórmula semi-empírica subyacente, bastante precisa, para las energías de disociación, a saber:


o a veces, un ajuste más preciso

Se trata de una ecuación aproximada pero que se cumple con bastante exactitud. Pauling la obtuvo observando que un enlace puede representarse aproximadamente como una superposición mecánica cuántica de un enlace covalente y dos estados de enlace iónico. La energía covalente de un enlace es aproximadamente, mediante cálculos de mecánica cuántica, la media geométrica de las dos energías de los enlaces covalentes de las mismas moléculas, y hay una energía adicional que proviene de los factores iónicos, es decir, del carácter polar del enlace.

La media geométrica es aproximadamente igual a la media aritmética -que se aplica en la primera fórmula anterior- cuando las energías son de un valor similar, por ejemplo, excepto en el caso de los elementos altamente electropositivos, en los que hay una mayor diferencia de dos energías de disociación; la media geométrica es más precisa y casi siempre da un exceso de energía positivo, debido al enlace iónico. La raíz cuadrada de este exceso de energía señala Pauling, es aproximadamente aditiva, por lo que se puede introducir la electronegatividad. Así pues, es esta fórmula semiempírica para la energía de los enlaces la que subyace al concepto de electronegatividad de Pauling.


Las fórmulas son aproximadas, pero esta aproximación aproximada es de hecho relativamente buena y da la intuición correcta, con la noción de la polaridad del enlace y una cierta base teórica en la mecánica cuántica. A continuación, se determinan las electronegatividades que mejor se ajustan a los datos.

En compuestos más complejos, hay un error adicional, ya que la electronegatividad depende del entorno molecular de un átomo. Además, la estimación de la energía sólo puede utilizarse para enlaces simples, no para múltiples. La energía de la formación de una molécula que sólo contiene enlaces simples puede aproximarse posteriormente a partir de una tabla de electronegatividad y depende de los constituyentes y de la suma de cuadrados de las diferencias de electronegatividades de todos los pares de átomos enlazados. Esta fórmula para estimar la energía suele tener un error relativo del orden del 10%, pero puede servir para hacerse una idea cualitativa y aproximada de una molécula.

Para más información Electronegativity (Pauling)


En este video de nuestro canal de YouTube puedes visualizar la tendencia de la electronegativadad a lo largo de la tabla periodica

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