La chimica è ovunque:nelle medicine che assumiamo, nel rivestimento in teflon delle nostre padelle antiaderenti, nelle cellule di ogni essere vivente sulla Terra. E ogni elemento della tavola periodica è leggermente diverso:il suo peso, il numero di particelle subatomiche che ha, lo stato della materia che assume, il suo punto di fusione, ecc., lo rendono unico tra gli altri elementi. Una proprietà importante di un atomo che decide molto su come si unirà ad altri atomi per creare molecole è l'elettronegatività.

Tiro alla fune atomico

"L'elettronegatività è la misura dell'affinità di un atomo per gli elettroni ed è una caratteristica intrinseca di ogni atomo", afferma Eric Ferreira, professore associato nel dipartimento di chimica dell'Università della Georgia. "Si basa su numerosi fattori specifici dell'atomo, comprese le dimensioni e il numero di protoni nel nucleo."

L'elettronegatività di un atomo è essenzialmente una misura della probabilità relativa che gli elettroni condivisi si trovino più vicini a quell'atomo rispetto a un altro.

"Funziona un po' come due individui che giocano al tiro alla fune con una corda", dice Ferreira. "Gli individui sono i nuclei atomici e la corda sono gli elettroni. Se gli individui tirano con la stessa forza, la corda è equamente condivisa. Ma se un individuo tira più forte dell'altro, allora una parte maggiore della corda inizierà a raccogliere alla persona che tira più forte. Essenzialmente, la persona che sta tirando più forte è più elettronegativa, tirando la densità della corda (o dell'elettrone) verso di essa."

Ricorderai dalla lezione di chimica del liceo, i protoni nel nucleo di un atomo sono caricati positivamente, quindi attraggono elettroni caricati negativamente per orbitare attorno a loro. Quando due atomi sono legati insieme, un modo in cui si uniscono è condividendo una coppia di elettroni tra di loro:questo è chiamato legame covalente. Ma gli atomi in un legame covalente potrebbero non condividere la custodia degli elettroni allo stesso modo:se atomi di due elementi diversi condividono elettroni in un legame covalente, gli elettroni potrebbero trascorrere più tempo più vicino al nucleo di un atomo rispetto all'altro. Un buon esempio di ciò è nel legame formato tra un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno in una molecola d'acqua:il nucleo dell'atomo di ossigeno attrae gli elettroni condivisi più fortemente dei nuclei degli idrogeni. Pertanto, l'atomo di ossigeno è più elettronegativo degli idrogeni — è meglio degli idrogeni nell'attirare gli elettroni nel suo nucleo.

Elettronegatività quotidiana

Un buon esempio di un modo in cui gli esseri umani traggono vantaggio dall'elettronegatività ogni giorno è il teflon, il polimero politetrafluoroetilene (PTFE), che può rivestire una padella per evitare che le uova strapazzate si attacchino ad essa. Questo polimero è una lunga catena di legami carbonio su carbonio, in cui ogni atomo di carbonio interno ha anche due atomi di fluoro legati ad esso. Di tutti gli elementi, il fluoro è il più elettronegativo, quindi gli elettroni di legame sono tenuti saldamente agli atomi di fluoro.

Le molecole possono essere attratte l'una dall'altra attraverso interazioni speciali, come le forze di dispersione di Londra. Queste forze vengono create quando gli elettroni in costante movimento in una molecola vengono attirati in un'area della molecola, creando punti nella molecola che sono più caricati negativamente e altri che sono più caricati positivamente.

Nel caso specifico del teflon, poiché il fluoro è così elettronegativo, i nuclei nei suoi atomi riducono al minimo la quantità di movimento degli elettroni:l'atomo di fluoro è così attraente per gli elettroni che raramente vogliono rimanere attorno ai nuclei di carbonio. Ciò significa che il movimento degli elettroni che creerebbe attraenti forze di dispersione di Londra viene annullato, il che si traduce nelle caratteristiche "antiaderenti" del teflon.

L'elettronegatività gioca anche nella creazione di prodotti farmaceutici:

"Molti farmaci sono piccole molecole e sono progettati per interagire con alcune proteine ​​​​del corpo che hanno funzioni specifiche", afferma Ferreira. "Queste interazioni si basano sulla forma fisica della molecola per adattarsi con precisione alla forma del recettore della proteina - pensa a una chiave che si inserisce in una serratura. Queste interazioni intermolecolari possono essere basate su forze elettrostatiche, e quindi si potrebbero progettare farmaci in cui la natura elettronica è "sintonizzato" su atomi specifici in base alla loro elettronegatività per massimizzare l'efficacia dell'interazione."

Quindi, la prossima volta che bevi un bicchiere d'acqua o prepari un panino al formaggio grigliato o prendi le tue medicine, ringrazia la chimica per aver reso ogni elemento un po' diverso e alcuni più attraenti di altri.

Il concetto di elettronegatività è stato introdotto da Linus Pauling nel 1932. Sulla scala Pauling, al fluoro viene assegnata un'elettronegatività di 3,98 e gli altri elementi sono scalati rispetto a quel valore. Maggiore è il valore dell'elettronegatività, più fortemente quell'elemento attrae gli elettroni condivisi. Pauling e Marie Curie sono le uniche due persone ad aver ricevuto due premi Nobel non condivisi nella loro vita.