L'elettronegatività è uno dei modelli più noti per spiegare perché avvengono le reazioni chimiche. Ora, Martin Rahm della Chalmers University of Technology, Svezia, ha ridefinito il concetto con un nuovo, scala più completa. Il suo lavoro, intrapresa con colleghi tra cui un premio Nobel, è stato pubblicato su Giornale della Società Chimica Americana .

La teoria dell'elettronegatività viene utilizzata per descrivere quanto fortemente atomi diversi attraggono gli elettroni. Utilizzando scale di elettronegatività, si può prevedere la distribuzione approssimativa della carica in diverse molecole e materiali, senza dover ricorrere a complessi calcoli quantomeccanici o studi spettroscopici. Questo è fondamentale per comprendere tutti i tipi di materiali, oltre che per progettarne di nuovi. Utilizzato quotidianamente da chimici e ricercatori di materiali di tutto il mondo, il concetto ha origine dalla ricerca del chimico svedese Jöns Jacob Berzelius nel 19° secolo ed è ampiamente insegnato a livello di scuola superiore.

Ora, Martin Rahm, Assistant Professor in Chimica Fisica presso la Chalmers University of Technology, ha sviluppato una nuova scala di elettronegatività.

"La nuova definizione è l'energia di legame media degli elettroni legati più esterni e più deboli, comunemente noti come elettroni di valenza, " lui spiega.

"Abbiamo derivato questi valori combinando i dati sperimentali di fotoionizzazione con calcoli di meccanica quantistica. In generale, la maggior parte degli elementi si relaziona tra loro nello stesso modo delle scale precedenti. Ma la nuova definizione ha anche portato ad alcuni cambiamenti interessanti in cui gli atomi si sono scambiati di posto nell'ordine dell'elettronegatività. Inoltre, per alcuni elementi questa è la prima volta che ne viene calcolata l'elettronegatività."

Per esempio, rispetto alle scale precedenti, ossigeno e cromo sono stati entrambi spostati in classifica, rispetto agli elementi a loro più vicini nella tavola periodica. La nuova scala comprende 96 elementi, un netto aumento rispetto alle versioni precedenti. La scala ora parte dal primo elemento, idrogeno, al novantaseiesimo, curio.

Una motivazione per i ricercatori per sviluppare la nuova scala è stata che, sebbene esistano diverse definizioni del concetto, ognuno è in grado di coprire solo parti della tavola periodica. Un'ulteriore sfida per i chimici è come spiegare perché l'elettronegatività a volte non è in grado di prevedere la reattività chimica o la polarità dei legami chimici.

Un ulteriore vantaggio della nuova definizione è come si inserisce in un quadro più ampio che può aiutare a spiegare cosa succede quando le reazioni chimiche non sono controllate dall'elettronegatività. In queste reazioni, che può essere difficile da capire utilizzando modelli chimici convenzionali, sono in atto complesse interazioni tra gli elettroni. Ciò che alla fine determina i risultati della maggior parte delle reazioni chimiche è il cambiamento nell'energia totale. Nel nuovo giornale, i ricercatori offrono un'equazione in cui l'energia totale di un atomo può essere descritta come la somma di due valori. Uno è l'elettronegatività, e il secondo è l'interazione media degli elettroni. L'entità e il carattere di questi valori mentre cambiano nel corso di una reazione rivela l'importanza relativa dell'elettronegatività nell'influenzare il processo chimico.

Ci sono infiniti modi per combinare gli atomi nella tavola periodica per creare nuovi materiali. L'elettronegatività fornisce un primo importante indicatore di cosa ci si può aspettare da queste combinazioni.

"La scala è ampia, e spero che influenzerà notevolmente la ricerca in chimica e scienza dei materiali. L'elettronegatività viene utilizzata abitualmente nella ricerca chimica e con la nostra nuova scala è possibile evitare una serie di complicati calcoli quantomeccanici. La nuova definizione di elettronegatività può essere utile anche per analizzare strutture elettroniche calcolate attraverso la meccanica quantistica, rendendo tali risultati più comprensibili, "dice Martin Rahm.