電子親和力の傾向 周期表全体の傾向を説明し、電子が中性原子に追加されたときに放出または消費される原子のエネルギー量、または電子が中性原子に追加されたときに発生するエネルギー変化を説明します.
電子親和力の傾向は、周期表に従って左から右に電子親和力がどのように増加し、元素のグループを上から下に移動すると通常どのように減少するかを表します。これは電子親和力の傾向を簡単に説明したものですが、電子親和力と周期表の関係をさらに深く掘り下げることは役に立ちます。
原子の復習
原子は、陽子、中性子、電子の 3 つの異なる部分からできています。陽子と中性子は、原子核である原子の中心に存在します。原子核には原子の質量のほぼすべてが含まれており、原子を構成する中性子と陽子の質量は本質的に同じです (ただし、陽子の質量はわずかに小さくなります)。
原子内の陽子は正に帯電しており、核内にある陽子の数は、基本的に原子がどの元素であるかを定義します。原子内の陽子の数は、要素の原子番号です。原子内の中性子は電荷を持たないため、中性です。中性子は、電子と陽子の質量を見つけるための比較点として使用されます。
電子は中性子や陽子よりも約 1800 倍小さく、負の電荷を持っています。電子は原子核を周回し、殻として知られる複数の層を周回します。電子殻の最外層は原子価殻として知られており、通常、化学において重要な唯一の層です。価電子殻の電子は価電子として知られており、他の原子と結合して化学結合や分子を作成する能力が最も高い電子です。
希ガスのように完全な原子価殻を持つ元素は安定しており、化学的に反応しません。アルカリ金属のように原子価殻に電子が 1 つしかない元素、または殻に電子が 1 つ欠けている元素 (ハロゲンのように) は、最も反応性の高い元素です。反応性と電子親和力は密接に相関しており、電子親和力が増加すると元素の反応性が増加します。言い換えれば、元素が電子を獲得する傾向が強いほど、元素の反応性が高くなります。
電子親和力
原子のイオンは正味の正電荷または正味の負電荷を持つことができます。正に帯電した原子は陽イオンと呼ばれ、負に帯電したイオンは陰イオンと呼ばれます。原子のエネルギーは化学反応によって得られたり失われたりする可能性があるため、これらの化学反応は陰イオンまたは陽イオンのいずれかを形成します。イオン化エネルギーは正イオンの形成を扱い、電子親和力は負イオンの形成を扱います。電子親和力は原子の負イオンのみを扱い、その使用はほとんどの場合、元素表の 16 族と 17 族内にある元素に追いやられていることを覚えておくことが重要です。
原子の電子親和力は、原子にいつ追加されるかによって異なります。中性原子への最初の電子の追加、つまり最初の電子親和力は、常に負のエネルギーを持ちます。これは、中性原子に電子が付加されるとエネルギーが放出されるためです。イオンは負になり、電子が負イオンに追加されると、より多くのエネルギーが必要になります。これは、必要なエネルギーが電子付着プロセスによって放出されるエネルギーを圧倒することを意味するため、2 番目の電子親和力は正になります。
金属元素に電子を加えるにはエネルギーが必要です。これは、金属がその価電子に非常に強い引っ張り力を発揮しないため、価電子殻で電子をかなり簡単に失い、陽イオンになるためです.このため、多くの金属は電子親和力が非常に低くなります。
電子親和力は、kj/mol (ジュール/モル) で与えられます。これは、材料の量あたりの与えられたエネルギーの測定値です。金属の電子親和力が低いという事実の例として、周期表の第 1 族にある金属の次の電子親和力の値を見てください:
- リチウム (Li) 電子親和力:60 KJ mol-1
- ナトリウム (Na) 電子親和力:53 KJ mol-1
- ルビジウム (Rb) 電子親和力:47 KJ mol-1
- セシウム (Cs) 電子親和力:46 KJ mol-1
金属とは異なり、非金属が電子を獲得すると、エネルギー変化の量は通常負になります。これは、非金属が負に帯電したイオン、陰イオンを形成するのに十分なエネルギーを持っているためです。これは、非金属の電子親和力の値が通常負であることを意味します。非金属は、その原子構造のために、金属よりも電子親和力が大きくなります。非金属はより多くの価電子を持っているため、電子を獲得してセットを完成しやすくなります。また、価電子殻は、金属よりも原子核に近い傾向があります。つまり、非金属から電子を除去するのがより難しく、非金属が電子をそれらに引き付けやすくなります。非金属が持つより高い電子親和力の例として、グループ 17 のハロゲンの電子親和力を見てください:
- フッ素 (F) 電子親和力:-328 kJ mol-1
- 塩素 (Cl) 電子親和力:-349 kJ mol-1
- 臭素 (Br) 電子親和力:-324 kJ mol-1
- ヨウ素 (I) 電子親和力:-295 kJ mol-1
電子親和力の傾向
電子親和力の傾向は、周期表の他の傾向と同様に、周期表を読むと電子親和力が予測可能な傾向に従うという事実を反映しています。この場合、電子親和力は上から下、左から右に増加します。周期表の下部から元素のグループ (列) を上に移動するにつれて、電子親和力は増加する傾向があります。周期表を左から右に表の期間 (行) にわたってたどると、電子親和力も増加する傾向があります。
原子核と電子の殻の間の距離が大きいほど、引力が小さくなり、電子が外側の殻に導入されたときに放出されるエネルギーが少なくなります。元素が持つ価電子が多いほど、電子を獲得する可能性が高くなり、電子の完全なオクテットが形成されます。反対の傾向も当てはまり、電子親和力はグループの右から左、およびグループの下に向かって減少します。これは、電子が原子核から離れて配置されているため、引き付け力が少ないためです。グループの低い元素ほど、価電子数が多いにもかかわらず電子親和力が高くない理由は、遮蔽効果です。シールド効果は、グループが下に移動するにつれて増加し、電子が互いに反発し合います。
