Теория:
Электроотрицательность Кислорода по шкале Полинга — ≈ 3,44. Это второе по величине значение среди всех химических элементов Периодической системы (уступает только фтору).
Высокая электроотрицательность определяет кислород как один из самых активных неметаллов и сильнейший окислитель, способный оттягивать электронную плотность практически от всех остальных элементов.
Представьте, что электроотрицательность — это «сила притяжения» электронов. У Кислорода эта сила колоссальна: в химических реакциях он почти всегда забирает или сильно смещает на себя чужие электроны.
Поэтому в соединениях он проявляет себя как агрессивный акцептор электронов, что влечёт за собой три основных химических последствия:
- Постоянное проявление отрицательных степеней окисления (−2 в большинстве соединений).
- Высокая полярность связей и склонность к образованию водородных связей (например, в воде).
- Высокая химическая активность и способность окислять большинство простых и сложных веществ.

Содержание страницы
- 1. Как определяют электроотрицательность кислорода
- 1.1. Значения ЭО кислорода по основным шкалам
- 1.2. Шкала Полинга
- 1.3. Шкала Малликена
- 1.4. Шкала Олреда–Рохова
- 1.5. Шкала Аллена
- 2. Почему у кислорода такая высокая электроотрицательность
- 3. Как электроотрицательность кислорода влияет на тип химической связи
- 4. Электроотрицательность кислорода в сравнении с другими элементами
- 5. Положение в периодической системе и электронная структура
- 6. Физические и энергетические характеристики
- 7. Влияние ЭО на химические связи
- 8. Степень окисления и валентность
- 9. Химическая активность и типичные реакции
- 10. Особенности, отличающие кислород от других элементов 16-й группы
- 11. Сравнение с другими элементами
- 12. Вывод
- 13. Проверка знаний
- 14. Часто задаваемые вопросы
Как определяют электроотрицательность кислорода
Электроотрицательность (ЭО) — это условная величина, у неё нет единственного «правильного» значения.
Разные учёные предлагали разные подходы, и каждая шкала даёт свой результат для кислорода.
Ниже собраны основные методы.
Значения ЭО кислорода по основным шкалам
| Шкала | Что измеряется | Значение для O |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 3,44 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | ~3,61 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 3,50 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 3,610 |
Шкала Полинга
Самая распространённая и привычная шкала — её используют в школьных и университетских учебниках.
Лайнус Полинг предложил метод в 1932 году: он сравнивал энергии гетерополярных и гомеополярных связей и на основе разницы вычислял относительную способность атома притягивать электроны.
Для кислорода значение по Полингу — 3,44.
Это наивысшая величина среди элементов 16-й группы и второе значение во всей таблице Менделеева после фтора (3,98).
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена
Роберт Малликен подошёл к задаче иначе — через реальные энергетические характеристики атома:
Энергия ионизации кислорода
-
- I = 1314 кДж/моль — сколько энергии нужно, чтобы оторвать первый валентный электрон от атома.
Сродство к электрону E = 141 кДж/моль — сколько энергии выделяется при присоединении первого электрона.
Формула Малликена: χ = ½ (I+E).
Подставляем значения: χ = ½ (1314 + 141) = 727,5 кДж/моль.
После пересчёта в шкалу Полинга получается примерно 3,61 — закономерно высокое значение, отражающее огромную энергетическую выгодность захвата электронов.
Шкала Олреда–Рохова
Олред и Рохов в 1958 году предложили формулу, основанную на электростатическом взаимодействии:

где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — ковалентный радиус атома в ангстремах.
Для кислорода: Zэфф ≈ 4,55, r ≈ 0,66 Å. Результат — 3,50, что очень близко к значению Полинга.
Метод Олреда–Рохова удобен тем, что позволяет вычислить ЭО для элементов, у которых сложно определить энергии связей экспериментально.
Шкала Аллена
Ларри Аллен в 1989 году предложил самую «физичную» шкалу. Он определил электроотрицательность как среднюю энергию валентных электронов свободного атома:

где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
У кислорода 6 валентных электронов (2s22p4). Значение электроотрицательности по шкале Аллена — 3,610.
Эта шкала считается самой точной с точки зрения квантовой механики, но в справочниках используется реже, чем шкала Полинга.
Почему у кислорода такая высокая электроотрицательность
Кислород — первый элемент шестнадцатой группы (халькогены) с атомным номером 8.
Его электронная конфигурация — 1s22s22p4: шесть валентных электронов на внешнем уровне.
Ковалентный радиус атома кислорода очень мал — всего 0,66 Å (66 пм). Из-за крошечного радиуса и высокого эффективного заряда ядра (+8) атом удерживает свои валентные электроны с огромной силой и мощно притягивает чужие.
Сравните со соседями по группе:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Ковалентный радиус, Å |
|---|---|---|
| O | 3,44 | 0,66 |
| S | 2,58 | 1,05 |
| Se | 2,55 | 1,20 |
| Te | 2,10 | 1,38 |
| Po | 2,00 | 1,40 |
Кислород имеет самую высокую ЭО среди элементов 16-й группы — 3,44.
Причина в минимальном радиусе атома: при переходе от кислорода к сере (S) радиус возрастает почти в два раза, из-за чего ЭО резко падает с 3,44 до 2,58.
В периоде кислород уступает по электроотрицательности только фтору (3,98), опережая азот (3,04) и углерод (2,55).
Как электроотрицательность кислорода влияет на тип химической связи
Электроотрицательность определяет, какой тип связи кислород образует с другими элементами.
Разница ЭО (Δχ) показывает, насколько смещается электронная плотность:
- Δχ > 1,7 — связь преимущественно ионная. Электрон практически полностью переходит к более электроотрицательному атому.
- Δχ от 0,4 до 1,7 — ковалентная полярная связь. Электронная плотность смещена, но не полностью.
- Δχ < 0,4 — ковалентная неполярная связь.
Примеры соединений кислорода:
- Na2O (оксид натрия): Δχ = 3,44 − 0,93 = 2,51 — выраженная ионная связь. Кислород принимает электроны, образуя анион O2−.
- CaO (оксид кальция): Δχ = 3,44 − 1,00 = 2,44 — ионная связь с высокой энергией кристаллической решетки.
- H2O (вода): Δχ = 3,44 − 2,20 = 1,24 — сильнополярная ковалентная связь. На атоме кислорода возникает значительный отрицательный заряд (δ−), определяющий образование водородных связей.
- CO2 (диоксид углерода): Δχ = 3,44 − 2,55 = 0,89 — ковалентная полярная связь.
- OF2 (фторид кислорода): Δχ = 3,98 − 3,44 = 0,54 — единственный случай, когда электронная плотность смещена от кислорода к фтору. В этом соединении кислород проявляет положительную степень окисления (+2).
- O2 (молекулярный кислород): Δχ = 0 — ковалентная неполярная связь.
Благодаря высокой ЭО кислород образует ионные связи со всеми металлами и полярные ковалентные связи с большинством неметаллов.
Электроотрицательность кислорода в сравнении с другими элементами
Для наглядности — сравнение кислорода с элементами, с которыми он чаще всего взаимодействует:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Δχ с O | Тип связи с O |
|---|---|---|---|
| F (фтор) | 3,98 | 0,54 | полярная ковалентная (O+) |
| Cl (хлор) | 3,16 | 0,28 | слабополярная ковалентная |
| N (азот) | 3,04 | 0,40 | полярная ковалентная |
| C (углерод) | 2,55 | 0,89 | полярная ковалентная |
| H (водород) | 2,20 | 1,24 | сильнополярная ковалентная |
| Fe (железо) | 1,83 | 1,61 | ионно-ковалентная |
| Na (натрий) | 0,93 | 2,51 | ионная |
Из таблицы видно: кислород уступает в «борьбе за электроны» только фтору. Во всех остальных случаях он оттягивает электронную плотность на себя.
Положение в периодической системе и электронная структура
- Группа: 16‑я (VIA), халькогены.
- Период: 2‑й.
- Электронная конфигурация кислорода: 1s22s22p4.
- Валентные электроны: шесть электронов на внешнем уровне (2s22p4).
- Стремление: принять два электрона до завершения 8-электронного внешнего уровня (октета) с образованием устойчивой конфигурации неона (1s22s22p6).
Физические и энергетические характеристики
- Высокая энергия ионизации — 1314 кДж/моль (отрыв электрона требует огромных затрат энергии).
- Микроскопический ковалентный радиус — один из наименьших в таблице (≈ 0,66 Å, или 66 пм).
- Высокое сродство к электрону — присоединение первого электрона сопровождается выделением 141 кДж/моль энергии.
Влияние ЭО на химические связи
Электроотрицательность (≈ 3,44) означает, что кислород:
- является сильнейшим окислителем во многих химических процессах (горение, дыхание, коррозия);
- придает соединениям высокую полярность, определяя физические свойства воды, спиртов и кислот;
- проявляет положительную степень окисления исключительно в соединениях со фтором (OF2, O2F2).
Пример:
В молекуле воды (H2O):
ΔЭО = ЭО(O) − ЭО(H) = 3,44 − 2,20 = 1,24
Высокая разница ЭО приводит к смещению электронной плотности к кислороду, делая молекулу угловой дипольной структурой.
Степень окисления и валентность
- Степень окисления кислорода: наиболее типичная — −2 (в пероксидах −1, в супероксидах −1/2, во фторидах +2 и +1, в O2 — 0).
- Валентность кислорода: почти всегда II (по спиновому механизму). В ионе гидроксония H3O+ и угарном газе CO проявляет валентность III за счет донорно-акцепторного механизма.
- Причина: отсутствие d-орбиталей на втором энергетическом уровне ограничивает расширение валентной оболочки.
Химическая активность и типичные реакции
Значение ЭО (3,44) обусловливает высокую реакционную способность кислорода напрямую со всеми элементами, кроме галогенов, благородных газов и благородных металлов (Pt, Au):
- С металлами (образует оксиды и пероксиды): 2Na + O2 → Na2O2
- С неметаллами: C + O2 → CO2
- С бинарными соединениями (горение/окисление): CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Особенности, отличающие кислород от других элементов 16-й группы
Из-за рекордного значения ЭО и отсутствия d-орбиталей кислород резко отличается от серы и селена:
- кислород не может проявлять валентность IV или VI (в отличие от серы в SF6 или SO3);
- водородное соединение кислорода (H2O) при нормальных условиях — жидкость с высокой температурой кипения, а H2S — газ;
- кислород способно формировать прочные **водородные связи**.
Примеры:
- Фторид кислорода OF2 — единственное бинарное соединение, где кислород имеет СО +2.
- Пероксид водорода H2O2 содержит связь O–O с промежуточной степенью окисления −1 и проявляет окислительно-восстановительную двойственность.
Сравнение с другими элементами
| Элемент | ЭО (по Полингу) | Характерные черты |
|---|---|---|
| Кислород (O) | ≈ 3,44 | Второй по ЭО элемент, сильнейший окислитель, СО −2 |
| Фтор (F) | ≈ 3,98 | Абсолютный лидер по ЭО, окисляет даже кислород |
| Сера (S) | ≈ 2,58 | Аналог по группе, имеет d-орбитали, валентность до VI |
| Азот (N) | ≈ 3,04 | Сосед по периоду, образует оксиды в СО от +1 до +5 |
| Водород (H) | ≈ 2,20 | Образует с кислородом воду и пероксиды |
Вывод
Электроотрицательность кислорода (≈ 3,44):
- Делает его **вторым по активности неметаллом** и сильнейшим окислителем.
- Фиксирует его **преобладающую степень окисления −2**.
- Определяет его **типичную валентность II**.
- Обуславливает **высокую полярность химических связей** в оксидах и воде.
- Объясняет его способность вызывать **коррозию, горение и дыхательные процессы**.
Таким образом, ЭО кислорода — фундаментальная величина, объясняющая его уникальную роль в органической и неорганической химии, биохимии и жизни всей нашей планеты.
Проверка знаний
Показать ответы
Правильные ответы: 1, 3, 5.
Разбор ошибок:
2 — неверно: фтор более электроотрицателен (3,98 против 3,44), поэтому в OF2 у кислорода степень окисления +2.
4 — неверно: наоборот, у кислорода крайне малый ковалентный радиус (66 пм), что и обусловливает его высокую ЭО.
Часто задаваемые вопросы
≈ 3,44 — это второе по величине значение среди всех элементов таблице Менделеева.
Из-за малого радиуса атома (66 пм) и высокого эффективного заряда ядра (+8), что позволяет ядру прочно удерживать валентные электроны и эффективно притягивать чужие.
Исключительно в соединениях с фтором (например, OF2 со степенью окисления +2 и O2F2 со степенью окисления +1), так как фтор — единственный элемент с большей ЭО, чем у кислорода.

Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.