전기 음성도 : 척도, 변형, 유용성 및 예 - 화학 - 2026

전기 음성도는 분자 환경의 전자 밀도를 유도하는 원자의 수에 관한주기적인 속성 상대적이다. 원자가 분자에 부착 될 때 전자를 끌어 당기는 경향입니다. 이것은 많은 화합물의 거동과 이들이 분자간 상호 작용하는 방식에 반영됩니다.

모든 원소가 인접한 원자의 전자를 같은 정도로 끌어 당기는 것은 아닙니다. 전자 밀도를 쉽게 포기하는 경우에는 전기 양성이라고하며, 전자로 자신을 "덮는"것은 전기 음성이라고합니다. 이 속성 (또는 개념)을 설명하고 관찰하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

출처 : Wikipedia Commons.

예를 들어 분자에 대한 정전기 전위 맵 (위 이미지의 이산화 염소에 대한 것과 같은 ClO ₂ )에서 염소와 산소 원자에 대해 서로 다른 전기 음성도의 효과가 관찰됩니다.

빨간색은 분자의 전자가 풍부한 영역 인 δ-를 나타내고 파란색은 전자가 부족한 영역 인 δ +를 나타냅니다. 따라서 일련의 계산 계산 후에 이러한 유형의지도를 설정할 수 있습니다. 그들 중 다수는 전기 음성 원자의 위치와 δ- 사이의 직접적인 관계를 보여줍니다.

또한 다음과 같이 시각화 할 수 있습니다. 분자 내에서 전자의 이동은 가장 전기 음성적인 원자 근처에서 발생할 가능성이 더 높습니다. ClO _2의 경우 산소 원자 (적색 구체)는 붉은 구름으로 둘러싸여 있고 염소 원자 (녹색 구체)는 푸른 빛을 띤 구름으로 둘러싸여 있습니다.

전기 음성도의 정의는 현상에 주어진 접근 방식에 따라 다르며 특정 측면에서 그것을 고려하는 몇 가지 척도가 있습니다. 그러나 모든 비늘은 원자의 본질적인 특성에 의해 지원된다는 공통점이 있습니다.

전기 음성 스케일

전기 음성도는 정량화 할 수있는 속성이 아니며 절대 값도 없습니다. 왜? 원자가 전자 밀도를 끌어 당기는 경향이 모든 화합물에서 동일하지 않기 때문입니다. 즉, 전기 음성도는 분자에 따라 다릅니다.

ClO ₂ 분자의 경우 Cl 원자가 N 원자로 교환되면 O가 전자를 끌어 당기는 경향도 변할 것입니다. 증가 (구름을 붉게 함) 또는 감소 (색상 손실) 할 수 있습니다. 그 차이는 형성된 새로운 NO 결합에 있으며, 따라서 ONO 분자 (이산화질소, NO ₂ )가 있습니다.

원자의 전기 음성도가 모든 분자 환경에 대해 동일하지는 않기 때문에 다른 변수로 정의 할 필요가 있습니다. 이런 식으로 우리는 참조 역할을하고 형성되는 결합의 유형 (이온 성 또는 공유)을 예측할 수있는 값을 갖게됩니다.

폴링 스케일

위대한 과학자이자 두 개의 노벨상 수상자 인 Linus Pauling은 1932 년에 Pauling 척도로 알려진 전기 음성의 양적 (측정 가능한) 형태를 제안했습니다. 그 안에서 결합을 형성하는 두 원소 A와 B의 전기 음성도는 결합 AB의 이온 특성과 관련된 추가 에너지와 관련이 있습니다.

방법이있다? 이론적으로 공유 결합은 두 원자 사이의 전자 분포가 동일하기 때문에 가장 안정적입니다. 즉, 분자 AA와 BB의 경우 두 원자는 동일한 방식으로 결합의 전자 쌍을 공유합니다. 그러나 A가 더 전기 음성이면 그 쌍은 B보다 A에서 더 많을 것입니다.

이 경우 AB는 더 이상 완전히 공유되지 않지만 전기 음성도가 크게 다르지 않으면 결합이 높은 공유 특성을 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 이 경우 결합은 약간의 불안정성을 겪고 A와 B 사이의 전기 음성도 차이의 곱으로 추가 에너지를 획득합니다.

이 차이가 클수록 AB 결합의 에너지가 커지고 결과적으로 해당 결합의 이온 특성이 커집니다.

이 척도는 화학에서 가장 널리 사용되는 것을 나타내며, 전기 음성도 값은 불소 원자에 4 값을 할당하여 발생합니다. 거기에서 그들은 다른 요소의 것을 계산할 수 있습니다.

Mulliken 비늘

Pauling 척도는 결합과 관련된 에너지와 관련이 있지만 Robert Mulliken 척도는 이온화 에너지 (EI) 및 전자 친 화성 (AE)의 두 가지 다른 주기적 특성과 더 관련이 있습니다.

따라서 높은 EI 및 AE 값을 가진 요소는 전기 음성이 매우 높으므로 분자 환경에서 전자를 끌어들입니다.

왜? EI는 외부 전자를 "분리"하는 것이 얼마나 어려운지, 그리고 형성된 음이온이 기체상에서 얼마나 안정적인지를 반영하기 때문입니다. 두 속성이 모두 높은 크기를 갖는 경우 요소는 전자를 "사랑"합니다.

Mulliken 전기 음성도는 다음 공식으로 계산됩니다.

Χ _M = ½ (EI + AE)

즉, χ _M 은 EI 및 AE의 평균값과 같습니다.

그러나 어떤 원자가 결합을 형성하는지에 따라 달라지는 폴링 척도와는 달리 원자가 상태 (가장 안정적인 전자 구성)의 특성과 관련이 있습니다.

두 척도는 요소에 대해 유사한 전기 음성도 값을 생성하며 대략 다음 재 변환과 관련이 있습니다.

Χ _P = 1.35 (Χ _M ) ¹ /2-1.37

X _M 과 X _P 는 모두 무 차원 값입니다. 즉, 단위가 부족합니다.

AL Allred 및 E. Rochow 척도

Sanderson 및 Allen 스케일과 같은 다른 전기 음성도 스케일이 있습니다. 그러나 처음 두 개 뒤에 오는 것은 Allred 및 Rochow 척도 (χ _AR )입니다. 이번에는 전자가 원자 표면에서 경험하는 유효 핵 전하를 기반으로합니다. 따라서 코어의 인력 및 화면 효과와 직접 관련이 있습니다.

주기율표에서 전기 음성도는 어떻게 다른가요?

출처 : nl.wikipedia의 Bartux.

보유하고있는 척도 또는 값에 관계없이 전기 음성도는 일정 기간 동안 오른쪽에서 왼쪽으로, 그룹에서 아래에서 위로 증가합니다. 따라서 불소를 만날 때까지 오른쪽 상단 대각선 (헬륨 제외)으로 증가합니다.

위의 이미지에서 방금 말한 내용을 볼 수 있습니다. 주기율표에서 폴링 전기 음성도는 세포 색상의 함수로 표현됩니다. 불소는 가장 전기 음성이 많기 때문에 더 눈에 띄는 자주색을 띠고 전기 음성 (또는 전기 양성)이 가장 어두운 색상을가집니다.

마찬가지로 그룹 (H, Be, B, C 등)의 머리가 더 밝은 색을 띠고 하나가 그룹을 통해 내려 갈수록 다른 요소가 어두워지는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 무엇에 관한 것입니까? 다시 한 번 대답은 EI, AE, Zef (유효 핵 전하) 속성과 원자 반경에 있습니다.

분자의 원자

개별 원자는 실제 핵 전하 Z를 가지며 외부 전자는 차폐 효과로 인해 효과적인 핵 전하를 겪습니다.

일정 기간 동안 이동함에 따라 Zef는 원자가 수축하는 방식으로 증가합니다. 즉, 원자 반경은 일정 기간 동안 감소합니다.

이것은 하나의 원자를 다른 원자와 결합하는 순간 전자가 Zef가 가장 높은 원자를 향해“흐르는”결과를 가져옵니다. 또한 이것은 전자가 원자를 향하는 경향이 뚜렷한 경우 결합에 이온 특성을 부여합니다. 이것이 사실이 아닌 경우, 우리는 주로 공유 결합에 대해 이야기합니다.

이러한 이유로 전기 음성도는 원자 반경 Zef에 따라 달라지며, 이는 차례로 EI 및 AE와 밀접한 관련이 있습니다. 모든 것이 사슬입니다.

그것은 무엇입니까?

전기 음성도는 무엇입니까? 원칙적으로 이원 화합물이 공유 또는 이온인지 결정합니다. 전기 음성도 차이가 매우 높으면 (1.7 단위 이상의 비율로) 화합물은 이온 성이라고합니다. 또한 어떤 영역이 전자가 더 풍부 할 수있는 구조를 식별하는 데 유용합니다.

여기에서 화합물이 어떤 메커니즘이나 반응을 겪을 수 있는지 예측할 수 있습니다. 전자가 부족한 영역에서 δ +, 음으로 하전 된 종은 특정 방식으로 작용할 수 있습니다. 전자가 풍부한 영역에서는 원자가 다른 분자와 매우 특정한 방식으로 상호 작용할 수 있습니다 (쌍극자-쌍극자 상호 작용).

예 (염소, 산소, 나트륨, 불소)

염소, 산소, 나트륨 및 불소 원자의 전기 음성도 값은 무엇입니까? 불소 다음으로 가장 전기 음성은 누구입니까? 주기율표를 사용하면 나트륨은 짙은 자주색을 띠고 산소와 염소의 색상은 시각적으로 매우 유사합니다.

Pauling, Mulliken 및 Allred-Rochow 척도에 대한 전기 음성도 값은 다음과 같습니다.

Na (0.93, 1.21, 1.01).

또는 (3.44, 3.22, 3.50).

Cl (3.16, 3.54, 2.83).

F (3.98, 4.43, 4.10).

숫자 값을 사용하면 산소와 염소의 부정적인 차이가 관찰됩니다.

Mulliken 척도에 따르면 염소는 Pauling 및 Allred-Rochow 척도와 달리 산소보다 전기 음성이 더 높습니다. 두 요소 사이의 전기 음성도 차이는 Allred-Rochow 척도를 사용하면 훨씬 더 분명합니다. 마지막으로, 선택한 규모에 관계없이 불소가 가장 전기 음성입니다.

따라서 분자에 F 원자가있는 경우 결합이 높은 이온 특성을 가질 것임을 의미합니다.

참고 문헌

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5. Wikipedia. (2018). 전기 음성도. 출처 : es.wikipedia.org