ポーリングのスケールは、要素の電気陰性度を発現させるために化学において使用される任意のスケールです。これは、特定の原子が別の原子と結合したときに電子を引き付ける傾向として定義されます。
この意味で、電気陰性度の高い元素は電子を獲得しやすい傾向があります。これらは非金属ですが、金属などの電気陰性度の低い元素は電子を放棄する方が簡単です。
図1.ポーリングのスケール。出典：ウィキメディア・コモンズ。
したがって、要素の電気陰性度を知っていると、他の要素と組み合わせたときに形成できる結合のタイプについての考えがあります。これについては、後で数値例を示して説明します。
この情報により、化合物が持つ多くの特性を予測できます。これは、実験化学や、新規化合物が継続的に作成されている材料科学に非常に役立つものです。
ただし、それがどれほど重要であるにもかかわらず、電気陰性度を決定する単一の方法はないことを明確にすると便利です。ポーリングスケールは、最もよく使用されるものの1つですが、それを見つけるために提案されたさまざまな方法の1つにすぎません。
実際、ポーリングは任意のスケールであり、数値は周期表の各元素に割り当てられ、その電気陰性度を反映しています。1939年頃にノーベル賞を受賞したLinus Pauling（1901-1994）によって2回割り当てられた各要素の電気陰性度を図1に示します。
元素の電気陰性度
ポーリングは、ドンM.ヨストとともに、結合エネルギーを測定して得られた実験データを通じて、電気陰性度の値を実験的に求めました。
ポーリングは、図1の表の右上にあるフッ素元素を、最も高い電気陰性度、4.0と割り当てました。したがって、フッ素が結合を形成すると、すべての元素の電子を引き寄せる傾向が最も高くなります。
2つ目は3.5の酸素、3つ目は3.0の窒素です。どちらもテーブルの上部と右側にあります。
一方、反対側の端では、電気陰性度が最も低い元素はセシウムで、その記号はCsで、表の左側にあり、Paulingが0.7を割り当てています。
周期表の電気陰性度
一般的に言えば、図1からわかるように、電気陰性度とイオン化エネルギーは、周期表の左から右に向かって増加します。全体的な傾向は、上下に移動する際の低下も示しています。
したがって、表の右上隅に最も電気陰性度の高い元素、フッ素、酸素、塩素、窒素があります。電気陰性度が最も低い-または必要に応じて電気陽性度が最も高い-が左側にあります。リチウム、ナトリウム、カリウム、およびグループ1の他の元素-左端のカラム。アルカリ金属とアルカリ土類金属に対応しています。
各列で、この傾向に従わない中央の遷移金属を除いて、元素の原子番号が増加すると電気陰性度は減少します。
注意すべき重要な点は、電気陰性度は相対的であり、各要素の不変の特性ではなく、他の要素に関してのみ測定されることです。それは酸化状態に大きく依存するので、同じ元素は、それが形成する化合物の種類に応じて、異なる電気陰性度を示す可能性があります。
結合エネルギーの違い
図2. 1955年のアメリカの化学者Linus Pauling。出典：Wikimedia Commons。
化学では、結合は、同じまたは異なる原子が一緒に結合して分子を形成する方法です。原子間に力が現れ、それらを安定した方法でまとめます。
リンクにはいくつかのタイプがありますが、ここでは2つが考慮されます。
-共有結合。類似した電気陰性度の原子が1対の電子を共有します。
静電引力が優勢な、異なる電気陰性度を持つ原子間で頻繁に発生するイオン。
2つの要素AとBが互いに分子を形成でき、AAとBBで示されるとします。そして、それらはまた、何らかの結合を介して結合してAB化合物を形成することもできます。
分子間力の参加のおかげで、結合にエネルギーがあります。たとえば、結合AAのエネルギーはE AA、結合BB のエネルギーはEBB、最後に化合物AB のエネルギーはE ABです。
AB分子が共有結合によって形成された場合、理論的には結合エネルギーはエネルギーE AAとE BBの平均です。
E AB =½（E AA + E BB）
ポーリングはさまざまな化合物のE ABを計算し、実験的に測定し、2つの値の差を決定しました。
Δ=-（E AB）測定-（E AB）理論値-=-（E AB）測定-½（E AA + E BB）-
ポーリングは次のように推論します。Δが0に非常に近い場合、それは両方の要素の電気陰性度が類似しており、それらを結合する結合が共有結合であることを意味します。しかし、Δが小さくない場合、AとBの間の結合は純粋な共有結合ではありません。
Δの絶対値が大きければ大きいほど、元素AとBの電気陰性度の差が大きくなるため、それらを結合する結合はイオン型になります。後で読者は、Δを計算することにより、化合物の結合のタイプを判別できる例を見つけます。
電気陰性度の方程式
エネルギーの違いが結合の性質を区別する信号であると仮定して、ポーリングは分子を形成する2つの要素AとBの相対的な電気陰性度の経験的表現を作成するために彼を導いた多くの実験を行いました。
この電気陰性度をχ（ギリシャ語の文字 "chi"）として、ポーリングはΔを次のように定義しました。
F 2 Δ= 2
χ（A）-χ（B）=f√Δ=0.102√Δ
Δは正の量であることに注意してください。Δの平方根を掛けることによって現れる係数f = 0.102は、kJ（キロジュール）とeV（電子ボルト）の間の変換係数であり、どちらもエネルギーの単位です。
代わりにキロカロリーと電子ボルトが使用される場合、電気陰性度の差は同様の式で表されますが、f = 0.208です。
χ（A）-χ（B）=0.208√Δ
ポーリングは、水素に2.1という値を割り当てることから始めました。以前の値は、化学者Robert Mullikenによって得られました。彼は他の多くの人と共有結合を形成するので、彼は彼の出発点としてこの要素を選びました。
前の方程式を使用して、残りの要素に相対値を割り当て続けました。したがって、前のセクションで説明したように、周期表の左から右、上から下に移動すると電気陰性度が増加することに気付きました。
例
以下は、要素のリストです：N、J、Y、およびMと、それぞれの電気陰性度Paulポーリングスケールによる：
- N：Χ= 4.0
- J：Χ= 1.5
- Y：Χ= 0.9
- M：Χ= 1.6
それらと形成された以下の化合物の中で：
YJ、YN、MN、JM
イオン性が最も高いものと共有性のあるものを示します。答えの理由を説明してください。
解決
ポーリングによって確立された基準によれば、最高のイオン特性を持つ化合物は、電気陰性度の差が最も大きい化合物であり、したがってΔの値が大きくなります。その部分では、エネルギー差が最も小さい化合物は、共有結合を持つ化合物です。
次に、各化合物のΔの値を次のように計算します。
複合YJ
Δ= 2 =（0.9-1.5）2 = 0.36
複合YN
Δ= 2 =（0.9-4.0 ）2 = 9.61
複合MN
Δ= 2 =（1.6-4.0 ）2 = 5.76
複合JM
Δ= 2 =（1.5-1.6）2 = 0.01
上記の結果から、イオン性化合物がYNであり、そのΔ= 9.61であるのに対し、共有結合化合物はJMであり、Δ= 0.01であることが明らかです。
参考文献
- 化学Libretexts。ポーリング電気陰性。リカバリー元：chem.libretexts.org。
- IUPACゴールドブック。電気陰性。回収元：goldbook.iupac.org。
- Salas-Banuet、G。誤解された電気陰性度。回収元：scielo.org。
- 科学的なテキスト。電気陰性。回収元：textscientificos.com。
- Whitten、K。2010。化学。9日。Ed。Brooks / Cole。Cengage Learning。
- ウィキペディア。共有結合。回復元：es.wikipedia.org。
- ウィキペディア。イオン結合。回復元：es.wikipedia.org。