電気陰性度：スケール、バリエーション、ユーティリティ、および例 - 化学 - 2025

電気陰性度は、その分子環境の電子密度を誘致する原子の能力について周期性の相対的です。分子に付着すると、原子が電子を引き寄せる傾向です。これは、多くの化合物の挙動と、それらが互いに分子間相互作用する方法に反映されています。

すべての元素が隣接する原子から同じ程度に電子を引き付けるわけではありません。電子密度を簡単に放棄するものの場合、それらは電気陽性であると言われ、電子で自分自身を「覆う」ものは電気陰性である。この特性（または概念）を説明し、観察するには多くの方法があります。

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たとえば、分子の静電ポテンシャルマップ（上の画像の二酸化塩素のマップのようなClO ₂）では、塩素と酸素の原子に対して異なる電気陰性度の効果が観察されます。

赤色は分子の電子が豊富な領域δ-を示し、青色は電子の少ない領域δ+を示します。したがって、一連の計算計算の後で、このタイプのマップを確立できます。それらの多くは、電気陰性原子の位置とδ-の間に直接的な関係を示しています。

また、次のように視覚化することもできます。分子内では、電子の遷移は最も電気陰性度の高い原子の近くで発生する可能性が高くなります。ClO _2の場合、酸素原子（赤い球）が赤い雲に囲まれているのに対して、塩素原子（緑の球）は青い雲です。

電気陰性度の定義は、現象に与えられるアプローチに依存し、特定の側面からそれを考慮するいくつかの尺度があります。ただし、すべてのスケールには、原子の固有の性質によってサポートされるという共通点があります。

電気陰性度スケール

電気陰性度は、定量化できる特性ではなく、絶対値もありません。どうして？原子が電子密度を引き寄せる傾向は、すべての化合物で同じではないためです。つまり、電気陰性度は分子によって異なります。

ClO ₂分子の場合、Cl原子がN原子に交換されると、Oが電子を引き寄せる傾向も変化します。増加する（雲が赤くなる）か減少する（色が失われる）可能性があります。違いは、形成された新しいNO結合にあり、ONO分子（二酸化窒素、NO ₂）を持っています。

原子の電気陰性度は、そのすべての分子環境で同じではないため、他の変数で定義する必要があります。このようにして、参照として機能し、たとえば形成される結合のタイプ（イオンまたは共有）を予測できる値があります。

ポーリングスケール

偉大な科学者であり、2つのノーベル賞を受賞したLinus Paulingは、1932年に、ポーリングスケールとして知られる電気陰性の定量的（測定可能な）フォームを提案しました。その中で、結合を形成する2つの要素AとBの電気陰性度は、結合ABのイオン特性に関連する余分なエネルギーに関連していました。

これはどのように？2つの原子間の電子の分布は平等であるため、理論的には共有結合が最も安定しています。つまり、分子AAとBBの場合、両方の原子が同じように結合の電子のペアを共有します。ただし、Aの方が電気陰性度が高い場合、そのペアはBからではなくAからになります。

その場合、ABはもはや完全に共有結合ではありませんが、その電気陰性度に大きな違いがなければ、その結合は高い共有結合特性を持つと言えます。これが発生すると、結合は少し不安定になり、AとBの間の電気陰性度の差の積として余分なエネルギーを獲得します。

この差が大きいほど、AB結合のエネルギーが大きくなり、その結果、その結合のイオン特性が大きくなります。

このスケールは、化学で最も使用されているものを表しており、電気陰性度の値は、フッ素原子の値4の割り当てから生じました。そこから、他の要素の値を計算できます。

マリケンスケール

ポーリングスケールは結合に関連するエネルギーと関係がありますが、ロバートマリケンスケールは他の2つの周期的特性、イオン化エネルギー（EI）と電子親和力（AE）に関連しています。

したがって、高いEIおよびAE値を持つ要素は非常に電気陰性であるため、その分子環境から電子を引き付けます。

どうして？EIは、外部電子をそこから「引き剥がす」ことがどれほど難しいかを反映し、AEは、形成された陰イオンが気相でどれだけ安定しているかを反映します。両方の特性の大きさが大きい場合、要素は電子の「恋人」です。

Mulliken電気陰性度は次の式で計算されます。

Χ _M =½（EI + AE）

即ち、χ _Mは EIとAEの平均値に等しいです。

ただし、どの原子が結合を形成するかに依存するポーリングスケールとは異なり、価電子状態のプロパティに関連しています（最も安定した電子配置）。

両方のスケールは、要素に対して同様の電気陰性度値を生成し、おおよそ次の再変換に関連しています：

Χ _P = 1.35（Χ _M）^1/2 - 1.37

X _MとX _Pはどちらも無次元の値です。つまり、ユニットが不足しています。

AL AllredおよびE. Rochowスケール

サンダーソンスケールやアレンスケールなど、他の電気陰性度スケールもあります。しかし、最初の二つに続く一つオールレッドとロチョウスケール（χある_AR）。今回は、原子の表面で電子が経験する有効な核電荷に基づいています。したがって、コアの引力とスクリーン効果に直接関係しています。

電気陰性度は周期表でどのように変化しますか？

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スケールや値に関係なく、電気陰性度は一定の期間、右から左に、グループの下から上に増加します。したがって、フッ素に遭遇するまで、右上の対角線（ヘリウムを除く）に向かって増加します。

上の画像では、今言ったことを確認できます。周期表では、ポーリングの電気陰性度は細胞の色の関数として表されます。フッ素は最も電気陰性度が高いため、紫色が目立ち、電気陰性度が最も低い（または電気陽性）暗い色になります。

同様に、グループの頭（H、Be、B、Cなど）は明るい色をしており、グループを下っていくと、他の要素が暗くなっていることがわかります。これは何ですか？答えは、EI、AE、Zef（実効核電荷）の特性と原子半径の両方にあります。

分子内の原子

個々の原子は実際の核電荷Zを持ち、外部電子はシールド効果から有効な核電荷を受けます。

ある期間にわたって移動すると、Zefは原子が収縮するように増加します。つまり、原子の半径は一定期間減少します。

これは、ある原子を別の原子に結合する瞬間に、電子が最も高いZefを持つ原子に向かって「流れる」という結果をもたらします。また、これは、電子が原子に向かう顕著な傾向がある場合に、結合にイオン特性を与えます。そうでない場合は、主に共有結合について説明します。

このため、電気陰性度は原子半径Zefに応じて変化し、ZefはEIおよびAEに密接に関連しています。すべてがチェーンです。

それは何のため？

電気陰性度とは何ですか？原則として、二元化合物が共有結合かイオン結合かを決定します。電気陰性度の差が非常に大きい場合（1.7単位以上の割合）、化合物はイオン性であると言われます。また、電子が豊富な領域を構造で識別するためにも役立ちます。

ここから、化合物がどのようなメカニズムまたは反応を起こすかを予測できます。電子不足領域では、δ+、負に帯電した種が特定の方法で作用することがあります。電子が豊富な領域では、それらの原子は他の分子と非常に特殊な方法で相互作用できます（双極子間相互作用）。

例（塩素、酸素、ナトリウム、フッ素）

塩素、酸素、ナトリウム、フッ素原子の電気陰性度値は何ですか？フッ素に続いて、誰が最も電気陰性か？周期表を使用すると、ナトリウムの色は濃い紫色で、酸素と塩素の色は視覚的に非常に似ていることがわかります。

Pauling、Mulliken、Allred-Rochowスケールの電気陰性度値は次のとおりです。

Na（0.93、1.21、1.01）。

または（3.44、3.22、3.50）。

Cl（3.16、3.54、2.83）。

F（3.98、4.43、4.10）。

数値では、酸素と塩素の負性の間に違いが観察されることに注意してください。

Mullikenスケールによると、塩素は酸素よりも電気陰性度が高く、PaulingおよびAllred-Rochowスケールとは異なります。2つの要素間の電気陰性度の違いは、Allred-Rochowスケールを使用するとさらに明確になります。そして最後に、選択したスケールに関係なく、フッ素は最も電気陰性です。

したがって、分子内にF原子がある場合、その結合は高いイオン特性を持つことになります。

参考文献

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2. ジム・クラーク。（2000）。電気陰性。出典：chemguide.co.uk
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4. マーク・E・タッカーマン。（2011年11月5日）。電気陰性度スケール。撮影元：nyu.edu
5. ウィキペディア。 （2018）。電気陰性。取得元：es.wikipedia.org