電気陰性度とは何ですか？

電気陰性度は、化学的に結合している隣接原子の電子密度を自分自身に引き付ける能力を測定する化学元素の特性です。言い換えれば、電気陰性度は、電子が分子または他の多原子種の一部である原子にどれだけ強く引き付けられるかの尺度です。

原子の電気陰性度は、別の原子の電気陰性度と比較した場合にのみ真の意味を持つため、相対的な特性です。さらに、原子の電気陰性度は、電気陰性度が事前に知られているか定義によって確立されている別の原子と化学的に結合していない限り、直接測定することはできません。

電気陰性度の解釈

上記から、電気陰性度によって提供される情報は、特定の原子が別の原子より電気陰性度が高いか、低いか、または等しいかを扱うことが理解されます。他の要素の電気陰性度と比較しない限り、電気陰性度の値だけでは重要ではありません。次に、この比較により、これらの原子間に結合が形成されたときに電子がどの程度均等に共有されるかを予測できます。

この意味で、結合した2つの原子の電気陰性度を比較すると、電気陰性度が高い原子ほど電子をより強く引き付けるため、より大きな電子密度に囲まれます。これが起こると、そのような原子は、2 つの電気陰性度の差の大きさに応じて、部分的または完全な負電荷を獲得します。

一方、2つの原子が同じ電気陰性度を持つ場合、両方の電気陰性度が高いか低いかに関係なく、2つの原子のどちらも結合電子をより強く引き付けないため、それらは均等に共有されます. その結果、2 つの原子のどちらも部分電荷を発生せず、ましてや完全な電荷を発生しません。

電気陰性度スケール

電気陰性度を測定するために、さまざまなスケールが開発されています。各スケールの背後にある原理は異なり、各元素の電気陰性度の値はスケールによって異なりますが、それらはすべて同じ傾向または電子を引き付ける能力を測定します。つまり、スケールに関係なく、原子の電気陰性度を比較したとき、値が大きい方が電子を強く引き寄せるということです。

これを明確にし、電気陰性度を測定するための最も一般的な 3 つのスケールを以下に説明します。

ポーリング電気陰性度スケール

ポーリングの電気陰性度は、間違いなく、特に基礎化学または一般化学のコースで最も広く使用されているスケールです。このスケールでは、4.0 の任意の値が、周期表で最も電気陰性度の高い元素であるフッ素の電気陰性度に割り当てられ、その他の値はこの基準値に基づいて確立されます。

電気陰性度の実験的測定は、2 つの原子間に形成される結合のエネルギーを分析することによって行われます。

ポーリング スケールでは、電気陰性度が最も低い (または電気陽性度が最も高い) 原子はセシウムで、電気陰性度は 0.7 です。

Allred と Rochow スケール

このスケールは、原子の電子配置と結合電子が原子核に引き付けられる強さから直接決定されます。これは、最も内側の電子の遮蔽効果の結果として、これらの電子が感じる実効核電荷を計算することによって行われます。

一般的に言えば、内部電子の遮蔽度が高いほど、結合電子が原子核に効果的に引き寄せられる力が弱くなるため、電気陰性度が低くなります。一方、原子がより少ない遮蔽内部電子殻を持っている場合、実効核電荷はより高くなり、電気陰性度も高くなります.

マリケンスケール

マリケン スケールは、Allred および Rochow と同じ方法、つまり、原子の性質に基づいて元素の電気陰性度を決定することを追求します。マリケン スケールの場合、電気陰性度は、原子が電子を好む性質に大きく関係する 2 つの特性 (イオン化エネルギーと電子親和力) に基づいて計算されます。

イオン化エネルギー (EI) は、原子またはイオンの原子価殻から電子を除去するために必要なエネルギーに対応します。したがって、電子が原子核にどれだけ強く結合しているかの尺度です。

一方、電子親和力（EA）とは、気体状態の中性原子が電子を捕獲して陰イオンになるときに放出されるエネルギーの量を指し、気体状態でも同じです。したがって、電子親和力は負の種の安定性を測定し、原子が電子をどれだけ容易に捕獲できるかを示します。

EI と AE を使用して電気陰性度を決定することにより、Mulliken は、この値が電子を引き寄せる傾向またはそれらを放出することへの抵抗を表していることを確認します。

周期的特性としての電気陰性度

電気陰性度は周期的な特性であり、元素の周期表全体で予測可能な方法で変化することを意味します。これは、実効核電荷も周期的特性であるためです。上で説明したように、有効な核電荷が大きいほど、原子の電気陰性度が大きくなります。これは、原子核が価電子と結合電子をより強く引き付けることができるためです。

周期表の期間 (行の 1 つ) を移動すると、有効核電荷は左から右に増加します。これは、ある元素から次の元素に移動するときに、電子を同じエネルギー シェルに入れているためです。同じ殻内の電子は原子核を遮蔽しないため、一定期間にわたる遮蔽の程度は実質的に一定です。ただし、左から右に行くと、核電荷が増加します。この増加した核電荷は新しい電子によって遮蔽されないため、実効核電荷が増加し、電気陰性度も増加します。

電気陰性度の重要性

化合物を構成するすべての原子の電気陰性度を知ることは、非常に重要な情報を提供します。この情報により、複数の物理的および化学的特性を予測することが可能になります。さらに、2 つの原子の電気陰性度の違いにより、それらの間に形成される化学結合の種類を予測することが可能になります。

2 つの原子間で形成される化学結合の種類を予測することができます。

結合した 2 つの原子の電気陰性度の違いに基づいて、どのタイプの結合を形成するかを決定できます。次の表は、形成されるリンクのタイプを定義する基準をまとめたものです。

化学結合の極性の程度を確立することができます

上の表に見られるように、電気陰性度の違いにより、化学結合が極性かどうかを知ることができます. 差が小さい場合 (0.4 ～ 1.7 の場合)、形成される結合は極性共有結合であり、電子密度 (したがって部分的な負電荷) はより大きな要素の周りに集中します。

一方、他の原子は部分的に正電荷を獲得し、結合をその双極子モーメントによって特徴付けられる電気双極子に変えます。

分子の極性を予測できます

分子構造と併せて、各結合の極性を知ることで、分子全体が極性を持つかどうかを判断できます。これは、分子の極性が各結合の双極子モーメントの合計によって決定されるためです。これらの双極子モーメントは、分子を形成する各原子の電気陰性度に関する知識のおかげで知られています。

参考文献

結合形成における電気陰性度の重要性は何ですか? (2021 年 12 月 23 日)。パレンシアのオルガン。https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/35676-cual-es-la-importancia-de-la-electronegatividad-para-la-formacion-de-enlaces

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