전기 음성도와 주기적 변화

핵심 정리

전기 음성도는 원자가 화학 결합을 할 때 공유 전자쌍을 끌어당기는 정도를 나타낸다. 이 값은 원자 하나의 고정된 힘을 뜻하는 것이 아니라, 결합을 이룬 원자들이 공유 전자쌍을 서로 끌어당기는 성향을 비교하는 기준이다. 전기 음성도가 큰 원자는 공유 전자쌍을 더 강하게 끌어당기며, 두 원자의 값이 다르면 전자쌍은 전기 음성도가 큰 원자 쪽으로 치우친다.

주기율표에서 같은 주기의 원소는 원자 번호가 커질수록 전기 음성도가 커지는 경향을 보인다.같은 주기에서 원자 번호가 클수록 전기 음성도가 크다. 같은 족에서는 원자 번호가 작을수록 전기 음성도가 크다. 따라서 주기 방향과 족 방향의 변화를 구별해 원소의 상대적 크기를 판단해야 한다. 전기 음성도 차이는 원자량의 크기만으로 정해지는 값이 아니다.

결합한 두 원자 가운데 전기 음성도가 큰 쪽은 공유 전자쌍을 끌어당겨 부분적인 음전하를 띤다. 산화수를 정할 때에도 결합 전자를 전기 음성도가 큰 원자에 속한 것으로 간주하므로, 산화수가 음인 원자는 결합 상대보다 전기 음성도가 크다. 전기 음성도 차가 클수록 결합의 극성이 크다.

자세히

전기 음성도는 결합에 참여한 원자가 공유 전자쌍을 자기 쪽으로 끌어당기는 경향을 비교하는 개념이다. 공유 결합에서는 두 원자가 전자쌍을 함께 사용하지만, 전자쌍이 두 원자 사이에 언제나 균등하게 놓이는 것은 아니다. 한 원자의 전기 음성도가 다른 원자보다 크면 그 원자는 공유 전자쌍을 더 세게 당긴다. 따라서 결합 전자쌍의 분포가 그 원자 쪽으로 치우치고, 전기 음성도가 작은 원자 쪽은 전자 밀도가 상대적으로 낮아진다. 이 전자쌍의 치우침을 이해하면 결합의 극성, 부분 전하의 방향, 산화수 판단을 하나의 원리로 연결할 수 있다.

전기 음성도는 원자 번호나 원자량을 그대로 바꿔 부른 값이 아니다. 원자핵과 전자 사이의 인력, 전자껍질의 수와 전자에 의한 가림 등 원자 구조와 관련된 요소가 결합 전자쌍을 끌어당기는 성향에 영향을 준다. 같은 주기에서는 원자 번호가 커질수록 전기 음성도가 커진다는 주기적 경향을 적용한다. 같은 주기의 왼쪽 원소와 오른쪽 원소를 비교할 때 원자 번호가 큰 쪽의 전기 음성도를 더 크게 판단하는 방식이다. 주어진 문제에서 원소 기호가 가려져 있더라도 주기와 원자 번호의 순서를 확인하면 상대적인 전기 음성도 관계를 세울 수 있다. 같은 주기에서 원자 번호가 클수록 전기 음성도가 크다.

같은 족에서는 위쪽 원소일수록 전기 음성도가 크고, 아래쪽으로 갈수록 작아지는 경향을 적용한다. 따라서 원자 번호가 작을수록 전기 음성도가 큰 관계로 표현할 수 있다. 같은 주기 비교와 같은 족 비교를 동시에 해야 하는 문항에서는 먼저 각 원소가 어느 주기와 족에 있는지 확인하고, 그다음 각각의 방향 규칙을 적용한다. 한 방향의 규칙을 다른 방향에 그대로 옮겨 적용하면 순서를 거꾸로 판단하게 된다. 여러 원소가 섞인 경우에는 주기율표에서 상대 위치를 확인해 비교를 나누고, 주어진 정보에 직접 연결되는 비교부터 확정하는 것이 안전하다.

이 표의 두 주기적 경향은 원소의 상대적인 전기 음성도를 정하는 데 쓰인다. 다만 문제에서 전기 음성도 차를 직접 표나 그림으로 제시하면, 주기율표 경향만으로 그 수치를 대신할 수는 없다. 제공된 차의 정보와 원소 후보를 함께 이용해야 한다. 반대로 전기 음성도 값 자체가 주어지지 않아도, 같은 주기나 같은 족이라는 조건이 있다면 상대적 크기를 판단할 수 있다. 원자량 순서가 전기 음성도 순서와 항상 같다고 가정해서는 안 된다. 두 성질은 서로 다른 기준으로 판단한다.

두 원자가 결합했을 때 전기 음성도가 큰 원자를 A, 작은 원자를 B라고 두면 공유 전자쌍은 A 쪽으로 치우친다. 그러므로 A는 부분적인 음전하를 띠고 B는 상대적으로 부분적인 양전하를 띤다. 이것은 전자가 완전히 이동해 이온이 되었다는 뜻이 아니라, 공유 전자쌍의 분포가 한쪽으로 치우쳤다는 뜻이다. 결합의 양쪽 원자를 비교할 때에는 먼저 전기 음성도가 더 큰 쪽을 찾고, 그쪽으로 전자쌍과 부분적인 음전하가 향한다고 판단한다. 전기 음성도 차가 큰 결합일수록 전자쌍의 치우침이 크며, 결합의 극성도 크다.전기 음성도 차가 가장 큰 결합은 극성이 가장 큰 결합이다.