イオン化エネルギーの定義と傾向
化学用語集 イオン化エネルギーの定義
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イオン化エネルギーは、 エネルギー を削除する必要があります 電子 から ガス状 原子 また イオン .最初または最初のイオン化エネルギーまたは E私原子のまたは 分子 を取り除くのに必要なエネルギーです。 モル 孤立した気体原子またはイオンの1モルからの電子の。
あなたは考えるかもしれません イオン化エネルギー 電子を除去する難しさ、または電子が結合する強さの尺度として。イオン化エネルギーが高いほど、電子を取り除くのが難しくなります。したがって、イオン化エネルギーは反応性の指標になります。イオン化エネルギーは、化学結合の強さを予測するために使用できるため、重要です。
としても知られている： イオン化ポテンシャル、IE、IP、ΔH°
単位 : イオン化エネルギーは、キロジュール/モル (kJ/mol) または電子ボルト (eV) の単位で報告されます。
周期表におけるイオン化エネルギーの傾向
イオン化、原子と一緒に イオン半径 、電気陰性度、電子親和力、および金属性は、元素の周期表の傾向に従います。
- イオン化エネルギーは、通常、要素周期 (行) を横切って左から右に移動して増加します。これは、原子半径が通常、周期を横切って移動するにつれて減少するためです。そのため、負に帯電した電子と正に帯電した原子核の間にはより大きな効果的な引力があります。イオン化は、表の左側にあるアルカリ金属の最小値であり、周期の右端にある希ガスの最大値です。希ガスは原子価殻が満たされているため、電子の除去に抵抗します。
- イオン化は、要素グループ (列) の上から下に向かって減少します。これは、最も外側の電子の主量子数がグループを下るにつれて増加するためです。グループの下に移動する原子にはより多くの陽子があります (より大きな正電荷) が、その効果は電子殻を引き込み、それらをより小さくし、原子核の引力から外側の電子を遮蔽することです。より多くの電子殻が追加され、グループを下に移動するため、最も外側の電子は原子核からますます遠ざかります。
第 1、第 2、およびその後のイオン化エネルギー
最も外側のものを取り除くのに必要なエネルギー 価電子 中性原子からの最初のイオン化エネルギーです。 2 番目のイオン化エネルギーは、次の電子を除去するために必要なエネルギーです。 2 番目のイオン化エネルギーは、常に 1 番目のイオン化エネルギーよりも高くなります。たとえば、アルカリ金属原子を考えてみましょう。最初の電子を取り除くのは比較的簡単です。なぜなら、それを失うと原子に安定した電子殻ができるからです。 2 番目の電子を除去すると、新しい電子殻が原子核により近く、より緊密に結合されます。
水素の最初のイオン化エネルギーは、次の式で表すことができます。
H( g )→H+( g ) + と-
D H ° = -1312.0 kJ/mol
イオン化エネルギートレンドの例外
第一イオン化エネルギーのグラフを見ると、傾向の 2 つの例外がすぐにわかります。ホウ素の第一イオン化エネルギーはベリリウムのそれよりも小さく、酸素の第一イオン化エネルギーは窒素のそれよりも小さい。
この不一致の理由は、これらの元素の電子配置とフントの法則によるものです。ベリリウムの場合、最初のイオン化ポテンシャル電子は 2 s 軌道、ホウ素のイオン化には 2 p 電子。窒素と酸素の両方について、電子は 2 p 軌道ですが、スピンは2つすべて同じです p 窒素電子、一方 2 つのうちの 1 つに対になった電子のセットがあります。 p 酸素軌道。
キーポイント
- イオン化エネルギーは、気相中の原子またはイオンから電子を除去するために必要な最小エネルギーです。
- イオン化エネルギーの最も一般的な単位は、キロジュール/モル (kJ/M) または電子ボルト (eV) です。
- イオン化エネルギーは、周期表上で周期性を示します。
- 一般的な傾向は、イオン化エネルギーが元素周期を横切って左から右に増加することです。周期を横切って左から右に移動すると、原子半径が減少するため、電子は (より近い) 原子核に引き寄せられます。
- 一般的な傾向は、イオン化エネルギーが周期表グループの上から下に向かって減少することです。グループを下に移動すると、原子価シェルが追加されます。最も外側の電子は、正電荷を帯びた原子核から離れているため、簡単に除去できます。
参考文献
- F.アルバート・コットンとジェフリー・ウィルキンソン、 先端無機化学 (第 5 版、ジョン・ワイリー 1988) p.1381。
- ラング、ピーター・F。スミス、バリー C. 原子と原子イオンのイオン化エネルギー '。 J 化学教育ジャーナル . 80 (8).