電気陰性度の概念の説明

電気陰性度は、分子化学の概念であり、電子をそれ自体に引き付ける原子の能力を表します。 特定の原子の電気陰性度の数値が高いほど、より強力に描画されます 陽子の正に帯電した原子核に向かって負に帯電した電子と（水素を除く） 中性子。

原子は孤立して存在せず、代わりに他の原子と結合して分子化合物を形成するため 原子、電気陰性度の概念は、それが間の結合の性質を決定するので重要です 原子。 原子は、電子を共有するプロセスを通じて他の原子に結合しますが、これは実際には、綱引きの解決不可能なゲームと見なすことができます。原子は結合されたままです。 どちらの原子も「勝つ」ことはありませんが、それらの本質的な相互引力により、共有電子がかなり明確に定義された点の周りをズームし続けるためです。 それら。

原子は、原子の中心または原子核を構成する陽子と中性子、および電子で構成されています。 これは、非常に小さな惑星や彗星のように、原子核を「周回」します。 極小の太陽。 陽子は1.6x10の正電荷を帯びています^-19 クーロン、またはC、電子は同じ大きさの負電荷を運びます。 原子は通常、同じ数の陽子と電子を持っているため、電気的に中性になります。 原子は通常、ほぼ同じ数の陽子と中性子を持っています。

元素と呼ばれる特定の種類または種類の原子は、その元素の原子番号と呼ばれる陽子の数によって定義されます。 原子番号が1の水素には、陽子が1つあります。 92個の陽子を持つウランは、それに対応して元素の周期表の92番です（インタラクティブな周期表の例については、「参考文献」を参照してください）。

原子が陽子の数を変えると、同じ元素ではなくなります。 一方、原子が中性子を獲得または喪失する場合、それは同じ元素のままですが、 アイソトープ 元の、最も化学的に安定した形の。 原子が電子を獲得または喪失するが、それ以外は同じままである場合、それは イオン.

これらの微視的な配置の物理的な端にある電子は、他の原子との結合に関与する原子の成分です。

原子核が正に帯電している一方で、電子が 原子の物理的なフリンジは負に帯電しており、個々の原子が1つの原子と相互作用する方法を決定します 別の。 2つの原子が非常に接近している場合、それらが表す要素に関係なく、それらは互いに反発します。 それらのそれぞれの電子は最初に互いに「遭遇」し、負の電荷が他の負の電荷を押します 料金。 それらのそれぞれの原子核は、それらの電子ほど接近していませんが、互いに反発します。 ただし、原子が十分な距離にある場合、それらは互いに引き合う傾向があります。 （すぐにわかるように、イオンは例外です。 2つの正に帯電したイオンは常に互いに反発し、負に帯電したイオンペアについても同様です。）これは、特定の時点で 平衡距離、引力と反発力のバランスが取れており、原子は他の人に邪魔されない限り、この距離だけ離れたままになります 力。

原子と原子のペアの位置エネルギーは、原子が互いに引き付けられている場合は負、原子が互いに離れる自由がある場合は正と定義されます。 平衡距離では、原子間の位置エネルギーは最も低い（つまり、最も負の）値になります。 これは、問題の原子の結合エネルギーと呼ばれます。

さまざまな種類の原子結合が、分子化学の展望を彩ります。 現在の目的で最も重要なのは、イオン結合と共有結合です。

主に電子間の相互作用のために互いに接近して反発する傾向がある原子についての前の議論を参照してください。 同様に帯電したイオンは、何があっても互いに反発することにも注意した。 ただし、イオンのペアが反対の電荷を持っている場合、つまり、1つの原子が電子を失って+1の電荷を帯びている場合 別の原子が-1の電荷を帯びる電子を獲得している間、2つの原子はそれぞれに非常に強く引き付けられます その他。 各原子の正味電荷は、電子が持つ可能性のある忌避効果をすべて消し去り、原子は結合する傾向があります。 これらの結合はイオン間にあるため、イオン結合と呼ばれます。 塩化ナトリウム（NaCl）で構成され、正に帯電したナトリウム原子結合から生じる食卓塩 電気的に中性の分子を作成するために負に帯電した塩素原子に、このタイプの例 つなぐ。

共有結合は同じ原理から生じますが、これらの結合は、いくらかよりバランスの取れた競合する力が存在するため、それほど強力ではありません。 たとえば、水（H₂O）は2つの共有水素-酸素結合を持っています。 これらの結合が形成される理由は、主に、原子の外側の電子軌道が特定の数の電子で満たされることを「望んでいる」ためです。 その数は元素によって異なり、電子を他の原子と共有することは、それが適度な忌避効果を克服することを意味する場合でも、これを達成する方法です。 共有結合を含む分子は極性がある場合があります。つまり、正味の電荷がゼロであっても、分子の一部は正の電荷を帯びており、他の場所では負の電荷とバランスが取れています。

ポーリングスケールは、特定の要素の電気陰性度を決定するために使用されます。 （このスケールは、ノーベル賞を受賞した故ライナス・ポーリングにちなんで名付けられました。）値が高いほど、より多くの値が得られます。 熱心な原子は、共有結合の可能性に自分自身を貸すシナリオでそれ自体に向かって電子を引き付けることです ボンディング。

このスケールで最高ランクの元素はフッ素で、4.0の値が割り当てられています。 最下位は比較的 0.7でチェックインする不明瞭な元素のセシウムとフランシウム。 「不均一」または極性の共有結合は、大きな要素間で発生します 違い; これらの場合、共有電子は他の原子よりも一方の原子の近くにあります。 Oのように、元素の2つの原子が互いに結合している場合₂ 分子の場合、原子の電気陰性度は明らかに等しく、電子は各原子核から等しく遠くにあります。 これは無極性結合です。

周期表上の元素の位置は、その電気陰性度に関する一般的な情報を提供します。 要素の電気陰性度の値は、左から右へ、および下から上へと増加します。 右上近くのフッ素の位置は、その高い価値を保証します。

一般的な原子物理学と同様に、電子の振る舞いと結合について知られていることの多くは 実験的に確立されていますが、主に個々の素粒子のレベルで理論的です 粒子。 個々の電子が何をしているのかを正確に検証する実験は、それらの電子を含む個々の原子を分離するのと同様に、技術的な問題です。 電気陰性度をテストするための実験では、値は伝統的に、必然的に、非常に多くの個々の原子の値を平均することから導き出されてきました。

2017年、研究者は電子力顕微鏡と呼ばれる手法を使用して、シリコン表面の個々の原子を調べ、それらの電気陰性度の値を測定することができました。 彼らは、2つの元素が異なる距離に配置されたときのシリコンと酸素の結合挙動を評価することによってこれを行いました。 技術が物理学で進歩し続けるにつれて、電気陰性度に関する人間の知識はさらに繁栄するでしょう。