폴링 스케일 원소의 전기 음성을 표현하는 화학에서 사용되는 임의의 크기이다. 이것은 특정 원자가 다른 원자와 결합 할 때 전자를 끌어 당기는 경향으로 정의됩니다.
이러한 의미에서 전기 음성도가 높은 원소는 쉽게 전자를 얻는 경향이 있습니다. 이들은 비금속이지만 금속과 같은 전기 음성 원소가 적기 때문에 전자를 포기하기가 더 쉽습니다.
그림 1. 폴링 스케일. 출처 : Wikimedia Commons.
따라서 요소의 전기 음성도를 알면 다른 요소와 결합 될 때 형성 할 수있는 결합 유형에 대한 아이디어가 있습니다. 나중에 수치 예제를 통해이를 살펴 보겠습니다.
이 정보를 통해 화합물이 가질 수있는 많은 특성을 예측할 수 있으며, 새로운 화합물이 지속적으로 생성되는 실험 화학 및 재료 과학에 매우 유용합니다.
그러나 그것이 얼마나 중요한지에도 불구하고 전기 음성도를 결정하는 단일 방법이 없다는 것을 명확히하는 것이 편리합니다. 폴링 척도는 가장 많이 사용되는 척도이지만 그것을 찾기 위해 제안 된 다양한 방법 중 하나 일뿐입니다.
사실, Pauling 's는 전기 음성도를 반영하는 주기율표의 각 요소에 숫자 값이 할당되는 임의의 척도입니다. 우리는 1939 년경 노벨상 수상자 인 Linus Pauling (1901-1994)이 할당 한 각 원소의 전기 음성도를 그림 1에서 볼 수 있습니다.
원소의 전기 음성도
Pauling은 Don M. Yost와 함께 결합 에너지를 측정하여 얻은 실험 데이터를 통해 전기 음성도 값을 경험적으로 발견했습니다.
Pauling은 그림 1의 표 위와 오른쪽에있는 불소 원소를 4.0으로 가장 높은 전기 음성도를 할당했습니다. 따라서 불소가 결합을 형성 할 때 모든 원소의 전자를 끌어 당기는 경향이 가장 높습니다.
두 번째는 3.5가있는 산소이고 세 번째는 3.0이있는 질소입니다. 둘 다 테이블의 상단과 오른쪽에 있습니다.
반면에 반대 극단에서 최소 전기 음성 원소는 세슘으로, 그 기호는 Cs이며, 폴링이 숫자 0.7을 할당 한 테이블 왼쪽에 있습니다.
주기율표의 전기 음성도
일반적으로 그림 1에서 볼 수 있듯이 전기 음성도 및 이온화 에너지는 주기율표에서 왼쪽에서 오른쪽으로 증가합니다. 전반적인 추세는 또한 위아래로 움직일 때 감소를 나타냅니다.
따라서 우리는 불소, 산소, 염소, 질소와 같이 표의 오른쪽 상단 모서리에 가장 전기 음성 요소가 있습니다. 가장 적은 전기 음성 또는 선호하는 경우 가장 전기 양성인 것은 왼쪽에서 찾을 수 있습니다 : 리튬, 나트륨, 칼륨 및 그룹 1의 기타 원소-알칼리 및 알칼리 토금속에 해당하는 맨 왼쪽의 컬럼.
각 열에서 요소의 원자 번호가 증가함에 따라 전기 음성도는 감소합니다. 단, 중앙의 전이 금속은 이러한 추세를 따르지 않습니다.
주목해야 할 중요한 점은 전기 음성도는 상대적이며 각 요소의 변하지 않는 특성이 아니며 다른 요소의 특성에 대해서만 측정된다는 것입니다. 그것은 산화 상태에 크게 의존하므로 동일한 원소가 형성하는 화합물의 유형에 따라 다른 전기 음성도를 나타낼 수 있습니다.
결합 에너지 차이
그림 2. 1955 년 미국의 화학자 Linus Pauling. 출처 : Wikimedia Commons.
화학에서 결합은 동일하거나 다른 원자가 결합하여 분자를 형성하는 방식입니다. 힘은 안정된 방식으로 그들을 함께 묶는 원자 사이에 나타납니다.
여러 유형의 링크가 있지만 여기서는 두 가지가 고려됩니다.
-유사한 전기 음성도의 원자가 한 쌍의 전자를 공유하는 공유.
-이온, 정전기 인력이 우세한 전기 음성도가 다른 원자 사이에서 자주 발생합니다.
두 원소 A와 B가 AA와 BB로 표시된 서로 분자를 형성 할 수 있다고 가정합니다. 그리고 그들은 또한 어떤 종류의 결합을 통해 결합하여 AB 화합물을 형성 할 수 있습니다.
분자간 힘의 참여 덕분에 결합에 에너지가 있습니다. 예를 들어 결합 AA의 에너지는 E AA이고 결합 BB에서는 EBB이며 마지막으로 화합물 AB에서는 E AB 입니다.
AB 분자가 공유 결합에 의해 형성된 경우 이론적으로 결합 에너지는 E AA 및 E BB 에너지의 평균입니다 .
E AB = ½ (E AA + E BB )
Pauling 은 다양한 화합물에 대해 E AB 를 계산 하고 실험적으로 측정 한 다음 두 값의 차이를 결정했습니다.
Δ =-(E AB ) 측정 됨-(E AB ) 이론적-=-(E AB ) 측정 됨-½ (E AA + E BB )-
Pauling은 다음과 같이 추론했습니다. Δ가 0에 매우 가까우면 두 요소의 전기 음성도가 유사하고 이들을 연결하는 결합이 공유적임을 의미합니다. 그러나 Δ가 작지 않으면 A와 B 사이의 결합은 순수한 공유 결합이 아닙니다.
Δ의 절대 값이 클수록 원소 A와 B의 전기 음성도의 차이가 커지므로 이들을 연결하는 결합은 이온 유형이됩니다. 나중에 독자는 Δ를 계산하여 화합물의 결합 유형을 결정할 수있는 예를 찾을 수 있습니다.
전기 음성도에 대한 방정식
에너지의 차이가 결합의 본질을 구별하는 신호라고 가정하고 폴링은 분자를 형성하는 두 원소 A와 B의 상대적인 전기 음성도에 대한 경험적 표현을 만들도록 많은 실험을 수행했습니다.
이 전기 음성도를 χ (그리스어 "chi")로 표시 한 Pauling은 Δ를 다음과 같이 정의했습니다.
f 2 Δ = 2
χ (A)-χ (B) = f√Δ = 0.102√Δ
Δ는 양수입니다. Δ의 제곱근을 곱하여 나타나는 계수 f = 0.102는 에너지 단위 인 kJ (킬로 줄)와 eV (전자 볼트) 간의 변환 계수입니다.
대신 킬로 칼로리와 전자 볼트를 사용하면 전기 음성도의 차이는 비슷한 공식으로 표현되지만 f = 0.208입니다.
χ (A)-χ (B) = 0.208√Δ
Pauling은 화학자 Robert Mulliken이 얻은 이전 값인 2.1의 값을 수소에 할당하여 시작했습니다. 그는이 요소가 다른 많은 요소와 공유 결합을 형성하기 때문에 시작점으로 선택했습니다.
이전 방정식을 사용하여 나머지 요소에 상대 값을 계속 할당했습니다. 따라서 그는 이전 섹션에서 설명한 바와 같이 주기율표에서 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 이동할 때 전기 음성도가 증가한다는 것을 깨달았습니다.
예
다음은 요소 목록입니다 : N, J, Y 및 M과 Pauling 척도에 따른 각각의 전기 음성도 Χ :
- N은 : Χ 4.0 =
- J는 : Χ 1.5 =
- Y는 : Χ는 0.9 =
- M은 : Χ는 1.6 =
그들과 함께 형성된 다음 화합물 중 :
YJ, YN, MN 및 JM
가장 높은 이온 특성을 가진 것과 공유하는 특성을 가진 것을 나타냅니다. 답변에 대한 이유를 제시하십시오.
해결책
Pauling이 정한 기준에 따르면 가장 높은 이온 특성을 가진 화합물은 전기 음성도 간의 차이가 가장 큰 화합물이므로 Δ 값이 더 커집니다. 그 부분에서 가장 낮은 에너지 차이를 가진 화합물은 공유 결합을 가진 화합물입니다.
그런 다음 다음과 같이 각 화합물에 대해 Δ의 가치를 계산합니다.
컴포지트 YJ
Δ = 2 = (0.9-1.5) 2 = 0.36
복합 YN
Δ = 2 = ( 0.9-4.0 ) 2 = 9.61
복합 MN
Δ = 2 = ( 1.6-4.0 ) 2 = 5.76
복합 JM
Δ = 2 = (1.5-1.6) 2 = 0.01
위의 결과로부터 이온 성 화합물은 YN (Δ = 9.61, 공유 화합물은 JM, Δ = 0.01)임을 알 수있다.
참고 문헌
- 화학 Libretexts. 폴링 전기 음성도. 출처 : chem.libretexts.org.
- IUPAC 골드 북. 전기 음성도. 출처 : goldbook.iupac.org.
- Salas-Banuet, G. 오해 된 전기 음성도. 출처 : scielo.org.
- 과학 텍스트. 전기 음성도. 출처 : textscientificos.com.
- Whitten, K. 2010. 화학. 9 일. Ed. Brooks / Cole. Cengage 학습.
- Wikipedia. 공유 결합. 출처 : es.wikipedia.org.
- Wikipedia. 이온 결합. 출처 : es.wikipedia.org.