경향: 전기 음성도

폴링 척도에서 플루오린은 3.98로 모든 원소 가운데 가장 높습니다. 세슘은 0.79입니다.

두 원자가 전자쌍을 함께 쓸 때 공평하게 나누는 경우는 드뭅니다. 줄다리기에서 힘센 쪽이 줄을 자기 쪽으로 끌어오듯, 대개 한 원자가 전자쌍을 조금 더 자기 쪽으로 당깁니다. 전기 음성도는 원자가 공유 전자를 얼마나 세게 당기는지를 나타내는 수입니다. 결합이 고르게 나뉠지, 한쪽으로 치우칠지, 아예 나뉘지 않을지를 정하므로 중요합니다. 이 내용은 화학 결합 과정에서 이어집니다.

폴링 척도

미국 화학자 라이너스 폴링이 1932년에 이 척도를 내놓았습니다. 서로 다른 원자 사이의 결합을 끊는 데 드는 에너지로 계산했습니다. 단위가 없는 수이고 약 0.7에서 4 조금 못 되는 데까지입니다. 플루오린이 3.98로 가장 높고, 산소 3.44, 염소 3.16, 질소 3.04가 뒤를 잇습니다. 낮은 쪽에서는 세슘이 0.79이고 프랑슘은 0.7로 실려 있습니다. 탄소는 가운데쯤인 2.55, 수소는 2.20입니다.

규칙

전기 음성도는 주기에서 오른쪽으로 커지고 족에서 아래로 작아집니다. 원자 반지름과 정반대입니다. 우연이 아닙니다. 유효 핵전하가 크고 작은 원자는 공유 전자쌍을 원자핵 가까이 끌어와 세게 붙잡을 수 있습니다. 큰 원자는 바깥 껍질이 원자핵에서 멀고 잘 가려져 있어 약하게 당깁니다. 모형에서 타일은 왼쪽에서 오르기 시작해 플루오린에서 꼭대기에 이르고, 비활성 기체에서 낮아집니다. 헬륨, 네온, 아르곤은 보통의 결합을 하지 않아 폴링 값이 없기 때문입니다.

외우기 쉬운 방법이 있습니다. 전기 음성도가 가장 큰 원소는 오른쪽 위의 작은 비금속(F, O, N, Cl)이고, 가장 작은 원소는 왼쪽 아래의 큰 금속입니다. 전기 음성도가 작은 금속은 전자를 내주고, 큰 비금속은 전자를 받습니다. 맨 왼쪽 금속과 맨 오른쪽 비금속이 만나면 차이가 너무 커서 전자가 아예 건너갑니다.

아주 가까운 경향으로 이온화 에너지가 있습니다. 홀로 있는 원자에서 전자 하나를 떼어 내는 데 드는 에너지입니다. PubChem은 전자볼트(eV)로 적습니다. 전기 음성도처럼 주기에서 오른쪽으로 커지고 족에서 아래로 작아집니다. 1족을 내려가면 리튬 5.392, 나트륨 5.139, 칼륨 4.341, 세슘 3.894이고, 2주기 오른쪽 끝은 플루오린 17.423, 네온 21.565입니다. 헬륨이 24.587로 가장 큰데, 전자 2개가 원자핵 바로 옆의 아주 작은 껍질에 있기 때문입니다.

차이로 결합을 짐작하기

두 원자의 전기 음성도를 빼면 결합의 성격을 대략 짐작할 수 있습니다. H₂나 Cl₂처럼 같은 원자끼리는 차이가 0이고 완전히 고르게 나눕니다. 물의 수소와 산소는 3.44 − 2.20 = 1.24만큼 차이가 나서 공유 전자쌍이 산소 쪽에 가깝고, 결합은 극성을 띱니다. 나트륨과 염소는 3.16 − 0.93 = 2.23만큼 차이가 나서 염화 나트륨을 이온 결합 물질로 봅니다. 딱 잘라지는 경계는 없습니다. 교과서는 흔히 차이 1.7~2 언저리부터 이온 결합으로 본다고 하지만, 실제로는 연속적으로 변합니다.