別の言い方をすれば、原子またはイオンから電子を取り除くのに必要なエネルギーの量、または原子またはイオンが電子を引き渡す傾向は、簡単な用語でイオン化エネルギーとして説明できます。電子の損失は、問題の化学種の基底状態で最も頻繁に発生します。
より具体的に言うと、電子が特定の場所に保持される強さ (引力) の尺度は イオン化エネルギーであると言えます。
イオン化エネルギー:概要
より専門的な用語で考えると、イオン化エネルギーは、不活性ガス原子またはイオン内の電子が原子核の影響を逃れるために吸収しなければならないエネルギーの最小量として定義できます。これはイオン化ポテンシャルとも呼ばれ、通常は吸熱反応です。
さらに推測できることは、化合物のイオン化エネルギーがその反応性の指標を提供してくれるということです。メーカーによると、化学結合の強さを決定するためにも使用できます。電子ボルトまたは物質 1 モルあたりのキロジュールで測定されます。
分子がイオン化すると、分子の形状が頻繁に変化します。イオン化の性質に応じて、イオン化エネルギーは断熱的または垂直的になります。
元素のイオン化エンタルピーに影響を与えるいくつかの要因
イオン化のエンタルピーは、次の要因によって決まります:
- 核電荷:核電荷が増加すると、イオン化エンタルピーは比例して増加します。これは、核電荷が増加するにつれて、外殻の電子が原子核により強く結合し、原子から電子を引き離すために以前よりも多くのエネルギーを必要とするという事実によるものです。
たとえば、左から右に一定周期を歩くと、核電荷が増加した結果、イオン化エンタルピーが増加します。
- 原子のサイズまたは半径:原子のサイズまたは半径が大きくなるにつれて、イオン化エンタルピーは低下します。原子半径が大きくなるにつれて、外側の電子と原子核の間の距離が大きくなるにつれて、外側の電子に対する引力は減少します。
この結果、外側の電子があまり強く保持されなくなり、ノックアウトするのに必要なエネルギー量が少なくなります。その結果、イオン化エンタルピーは、原子のサイズが大きくなるにつれて減少します。グループを下るにつれてイオン化エンタルピーが減少することが発見されました。
- 電子の貫通効果について詳しく説明しています。イオン化エンタルピーは、電子の透過衝撃の増加に比例して増加します。このよく知られている事実は、多電子原子の場合、s-軌道の電子が原子核の近くで見つかる可能性が最も高く、この確率は同じ殻の p.dd 軌道と f-軌道になるほど低くなるということです。ミックスに追加されます。
言い換えれば、任意の殻からの s-電子は、同じ殻からの p-電子よりも容易に原子核を貫通します。その結果、浸透効果は、同じシェル内で s> p> d>f の順序で減少します。たとえば、アルミニウムの最初のイオン化のエンタルピーは、マグネシウムのエンタルピーよりも低くなります。この理由は、アルミニウム (1s2,2s2,2p2,3s2,3p2x) の場合、Al+ イオンを作るために同じエネルギー殻から p 電子を取り除かなければならないのに対し、マグネシウム (1s2x) の場合は,2s2,2p6,3s2)、Mg+ イオンを生成するには、同じエネルギー殻から s 電子を取り除かなければなりません。
- 内殻における電子の遮蔽または遮蔽作用。イオン化エンタルピーは、スクリーニング効果としても知られる内部電子の遮蔽効果が強くなるにつれて減少します。その結果、原子価殻内の電子に対する原子核の引力が減少し、その結果、イオン化エンタルピーが低下します。
- 電子の配置の影響。原子の軌道が正確に半分または完全に満たされている場合、配置は予想よりも安定しています。その結果、そのような原子から電子を取り除くには、予想以上のエネルギーが必要になります。
例:Be (1s2,2s2) は B (1s2,2s22p1) よりも高いイオン化エンタルピーを持ち、N(1s2,2s2,2p6x,2p1y2p1z) は O よりも高いイオン化エンタルピーを持ちます。たとえば、O は Be よりも高いイオン化エンタルピーを持ちます。 (1s2,2s2) (1s2,2s22p2x,2p1y,2p1z) 全体として、周期内で左から右に移動すると、イオン化エンタルピーは原子番号の増加とともに増加します。これは、周期の傾向と一致しています。
ある元素から次の元素へと元素のグループに沿って進むにつれて、イオン化エンタルピーは定期的に減少し続けます.
周期表におけるイオン化エネルギーの進化
以下は、いくつかの一般的な定期的な傾向です:
分子グループのイオン化エンタルピーの傾向:
一連の要素を下に移動すると、要素の初期イオン化エンタルピーが低下します。グループを下に移動すると、原子番号が増加し、原子番号の増加に伴ってシェルの数が増加します。最も外側の電子は原子核から遠く離れているため、簡単に取り除くことができます。イオン化エネルギーの減少に寄与する 2 番目の要素は、グループ階層を下っていくにつれてシェルの数が増えることによって引き起こされるシールド効果です。
経時的なイオン化エンタルピーの進化
元素のイオン化エネルギーは、ある期間にわたって左から右に移動するにつれて増加します。これは、時間の経過とともに原子のサイズが減少した結果です。左から右に進むにつれて、原子核の核電荷が高くなるため、原子の価電子が原子核に近づきます。原子価殻から 1 つの電子を取り除くには、原子核と電子の間の引力を高めるために、より多くのエネルギーを使用する必要があります。
結論
イオン化エネルギーの場合、目的は、原子またはイオンが電子を放棄する傾向の量と、電子結合の有効性を調査することです。イオン化エネルギーが最高で最適なレベルにある場合、システムから電子を除去することは非常に困難になります。イオン化エネルギーは、化学反応における原子またはイオンの反応性へのポインターと考えることができます。元素のイオン化エネルギーが低い可能性があります。その場合、それは還元剤として作用し、塩を生成するために陽イオンではなく陰イオンと反応します.
したがって、この化合物の実効原子番号は 36 であり、これはクリプトン (36) の原子番号と同じです。
