イオン化エネルギーの傾向 特定の原子から電子を移動させるのに必要なエネルギー、またはイオンまたは気体原子から電子を除去するのに必要なエネルギー量を指します。イオン化エネルギーは、1 モルあたりのキロジュール、または kj/mol というエネルギー単位で測定されます。
イオン化エネルギーの傾向とは、元素の周期表全体でイオン化エネルギーがどのように顕著な傾向をたどるかを指します。イオン化エネルギーは通常、行または要素の周期を左右に移動すると増加し、列または要素グループを上から下に移動すると通常減少します。
イオン化エネルギーの定義
前述のように、イオン化エネルギーは、電子を放出するためにイオンまたは孤立した気体原子によって吸収されなければならないエネルギーの量です。気体原子から電子が放出されると、陽イオンまたは正電荷を帯びたイオンが生成されます。
原子が最初中性である場合、通常、最初の電子の放電は、2 番目の電子の放電よりも全体的なエネルギーを必要としません。これは、後続の電子についても引き続き当てはまります。 2 番目の電子を置換するのに必要なエネルギーは 3 番目の電子よりも少なく、3 番目の電子を置換するのに必要なエネルギーは 4 番目の電子を放電するよりも少ない、というようになります。これは、後続のすべての電子を置換するために、より多くのエネルギーが必要であることを意味します.
これが正しい理由は、最初の電子がイオンから取り除かれると、原子の正味の電荷が正になるためです。原子の正の性質は、電子の負の力が新しいイオンの正の電荷に引き付けられることを意味します。この効果は、イオンから失われる電子が増えるにつれて増加し続けるため、電子をイオンから分離することはますます困難になります。
原子核と電子の間の距離が大きいほど、その電子は移動しやすくなります。このため、イオン化エネルギーは原子半径の関数と見なされることがよくあります。原子半径が大きいほど、最も外側の軌道または原子価殻から電子をこじ開けるのに必要なエネルギーが少なくなります。例として、電子が原子核から離れているカルシウムのような元素から電子を除去するよりも、電子が原子核に近い塩素のような元素から電子を除去する方が難しいでしょう.
原子の電子軌道は、異なるシェルに分かれています。これらの殻は、原子から電子を取り除くのに必要なエネルギー量に顕著な影響を与えます。例として、アルミニウムはその列の中で第 3 殻に電子を持つ最初の元素であり、安定した第 3 殻を作るために電子を 1 つ放出するだけで済みます。これは、その行の他の元素と比較すると、アルミニウムのイオン化エネルギー レベルがかなり低いことを意味します。後続のイオン化エネルギーを扱う場合、電子を放出するために必要なイオン化エネルギーの量が大幅に増加することに注意してください。この場合、別の電子を取り除こうとすることは、かなり安定した第 3 電子殻からそれを取り除くことを意味します。
イオン化エネルギーの傾向
イオン化エネルギーは、問題の原子の原子半径に依存します。イオン化エネルギーは、原子半径と反比例の関係にあります。これは、原子半径の傾向は、周期表で右から左に移動すると原子半径が増加することを示しているため、左または右に移動するとイオン化エネルギーが増加することを意味します。表を上から下にたどると、イオン化エネルギーも減少します。 2 族に含まれるアルカリ土類金属や 15 族に含まれる窒素族元素など、イオン化の傾向にはいくつかの注目すべき例外があります。
周期表のグループ 2 とグループ 15 には、それぞれ完全に満たされたシェルと半分満たされたシェルがあります。 2 族の元素は通常、13 族の元素よりも大きいイオン化エネルギーを持ち、15 族の元素は 16 族の元素よりも高いイオン化エネルギーを持っています。
全体のイオン化エネルギーが最小のグループはアルカリ金属です。それらをハロゲンのイオン化エネルギーと比較してください。原子半径は原子のイオン化エネルギーを決定する上で重要な役割を果たしますが、原子核と価電子殻の電子との間にある電子の数もイオン化エネルギー レベルに影響を与えます。
シールドという用語は、原子核の正電荷が外側の電子に及ぼす影響が少ない現象を表しています。これは、内側の電子内にある負の電荷が正の電荷の影響を軽減するためです。原子核と外殻の間にある電子が多いということは、原子核の影響から外殻を保護するための電子が多いことを意味し、原子から電子を取り除くのに必要なエネルギーが少なくなります。つまり、遮蔽効果が大きいほど、その原子のイオン化エネルギーは低くなります。これが、グループを下に移動するにつれてイオン化エネルギーが減少する理由です。例を挙げると、フッ素は全体のイオン化エネルギーが最も高く、セシウムは全体のイオン化エネルギーが最も低くなります。
イオン化エネルギーの傾向と電子親和力の傾向
電子親和力とイオン化エネルギーはどちらも、周期表で見つけることができる同様の傾向を持っています.原子の電子親和力は、イオン化エネルギーが増加するのと同じように、表の周期に沿って増加します。同様に、電子親和力は、イオン化エネルギーと同様に、テーブルの上から下に向かって減少します。電子親和力とイオン化エネルギーの両方が低下する原因も同じで、シールド効果です。表の第 1 グループと第 2 グループにある元素と比較すると、ハロゲンは電子を簡単に捕獲できます。元素が気体の状態にあるときに電子を引き付けて捕獲する傾向は電気陰性度と呼ばれ、周期表上で独自の傾向を持っています。電気陰性度は、金属元素と非金属元素の間に存在する化学的差異の決定にも関与します。
まとめ:
イオン化エネルギーとは、気相中のイオンまたは原子から電子を分離するために必要なエネルギーの最小量を指します。イオン化エネルギーは、キロジュール/モル (kJ/M) または電子ボルト (eV) で測定されます。イオン化エネルギーは、表の期間を左から右に移動すると増加し、表の上から下に移動すると減少します。
