イオン化エネルギーは、化学と物理学の両方において重要な概念ですが、理解するのは困難です。この意味は、原子の構造の詳細の一部、特に電子がさまざまな元素の中心原子核にどれだけ強く結合しているかに関係しています。簡単に言えば、イオン化エネルギーは、原子から電子を 1 つ取り除き、正味の電荷を持つ原子であるイオンに変換するために必要なエネルギーを測定します。
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
イオン化エネルギーは、原子の周りの軌道から電子を取り除くのに必要なエネルギー量を測定します。最も弱く束縛された電子を取り除くために必要なエネルギーは、最初のイオン化エネルギーです。次に弱く結合している電子を除去するために必要なエネルギーは、2 番目のイオン化エネルギーなどです。
一般に、周期表を左から右、または下から上に移動すると、イオン化エネルギーが増加します。ただし、特定のエネルギーは異なる場合があるため、特定の元素のイオン化エネルギーを調べる必要があります。
イオン化エネルギーとは
電子は、どの原子でも中心核の周りの特定の「軌道」を占めています。これらは、惑星が太陽の周りを回るのと同じように、軌道として考えることができます。原子では、負に帯電した電子が正に帯電した陽子に引き付けられます。この引力が原子を結びつけます。
軌道から電子を取り除くには、何かが引力エネルギーに打ち勝たなければなりません。イオン化エネルギーは、原子から電子を完全に取り除き、原子核内の陽子に引き寄せるのに必要なエネルギー量を表す用語です。技術的には、水素より重い元素にはさまざまなイオン化エネルギーがあります。最も弱く引き付けられた電子を取り除くために必要なエネルギーは、最初のイオン化エネルギーです。次に最も弱く引き付けられた電子を除去するために必要なエネルギーは、2 番目のイオン化エネルギーなどです。
イオン化エネルギーは、kJ/mol (キロジュール/モル) または eV (電子ボルト) のいずれかで測定されます。化学では前者が好まれ、物理学で単一原子を扱う場合は後者が好まれます。
イオン化エネルギーに影響する要因
イオン化エネルギーは、いくつかの異なる要因に依存します。一般に、原子核内の陽子が増えると、イオン化エネルギーが増加します。電子を引き付ける陽子が増えると、引き付けに打ち勝つために必要なエネルギーが大きくなるため、これは理にかなっています。もう1つの要因は、最も外側の電子を持つシェルが電子で完全に占有されているかどうかです.完全なシェル (たとえば、ヘリウムに両方の電子を含むシェル) は、レイアウトがより安定しているため、部分的に満たされたシェルよりも電子を除去するのが難しくなります。外殻に1つの電子を持つ完全な殻がある場合、完全な殻の電子は、原子核からの引力の一部から外殻の電子を「保護」するため、外殻の電子はより少ないエネルギーを消費します.削除します。
イオン化エネルギーと周期表
周期表は原子番号の昇順で元素を並べたもので、その構造は電子が占める殻や軌道と密接な関係があります。これにより、どの元素が他の元素よりもイオン化エネルギーが高いかを簡単に予測できます。一般に、周期表を左から右に移動すると、原子核内の陽子の数が増加するため、イオン化エネルギーが増加します。表の一番下の行から一番上の行に移動すると、イオン化エネルギーも増加します。これは、下の行の元素は、原子核の中心電荷から外側の電子を保護する電子が多いためです。ただし、この規則からの逸脱がいくつかあるため、原子のイオン化エネルギーを見つける最善の方法は、表で調べることです。
イオン化の最終生成物:イオン
イオンは、陽子と電子の数のバランスが崩れているため、正味の電荷を持つ原子です。元素がイオン化されると、電子の数が減少するため、過剰な陽子と正味の正電荷が残ります。正に帯電したイオンは陽イオンと呼ばれます。食卓塩 (塩化ナトリウム) は、イオン化エネルギーを付与するプロセスによって電子が除去されたナトリウム原子のカチオン バージョンを含むイオン性化合物です。余分な電子を獲得するため、同じタイプのイオン化によって生成されるわけではありませんが、負に帯電したイオンは陰イオンと呼ばれます。
