イオン化エネルギーとは
イオン化エネルギーは、孤立した気体原子が基底状態にある間に電子を失うために必要なエネルギー量を表す量です。電子が失われると、陽イオンと呼ばれる粒子が生じます。 A 原子が A+ イオンになるには、特定のエネルギー (最初のイオン化エネルギー) が必要であり、その単位は KJ mol-1 で表されます。
二次イオン化エネルギーもあります。これは、原子価殻から電子を取り出すのに必要なエネルギーを表すために使用されます。もちろん、原子から電子を取り除くには、一定のエネルギーが必要です。これが、要素のエンタルピーが常にゼロより大きい理由です。原子核から同じ殻内の電子に加えられる力は変化し、2 番目の電子に向かって大きくなり、最初の電子に向かって小さくなります。このため、定義上、2 番目のイオン化エネルギーは 1 番目よりも大きくなります。
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に影響を与える特定の要因があります:
- 引力は原子核から電子に、またその逆にも作用します。
- 電子間に斥力が発生します。
前述のように、核から最も外側の電子への力は、最も内側の電子によって作成される一種のシールドである、最も内側の電子によって加えられる力によって測定されます。このため、最外殻の最外電子の実効核電荷は、実際の電荷よりも小さくなります。この効果はシールド効果として知られています。これを説明するために、ナトリウム原子を見てみましょう。 Na では、電子は電子配置にあり、コア電子 (1s²、2s²、および 2p6) がシールドし、3s¹ にある外側の電子がシールドされます。この効果は、サブシェルを完全に満たす内部軌道に電子がある場合に増加します。
電子利得エンタルピー
電子獲得エンタルピーは、原子が電子を獲得するときのエンタルピーの変化を表します (ここでも、この原子は気体状態や基底状態などの特別な状態にあります)。この反応により、陰イオンが形成されます。反応は次のように発生します:
電子の最初の利得エンタルピー
S(g) + e- → S- (g)
電子の第 2 ゲイン エンタルピー
S-(g) + e-(g) → S2- (g)
このエンタルピーには変動があります。これは、次の要因によって説明できます:
- 原子の大きさ
- 原子核が発する電荷
- 電子構成
エンタルピー記号
アクセプターとドナーは、エンタルピーの符号が異なります。負の記号は、原子がアクセプターであり、反応によってエネルギーが放出されることを示します。逆に、正の記号は原子がドナーでエネルギーを吸収することを意味します
電子が受け入れられると、反応は発熱または吸熱になる可能性があります。つまり、熱を消費または放出することができます。この反応は通常、電子獲得の負のエンタルピーを伴う発熱反応です。ハロゲンの場合、電子獲得エンタルピーは非常に負です。ハロゲンの電子は、最も近い希ガス配置に到達するために 1 つの電子しか必要としないため、これが当てはまります。一方、希ガスの場合、すべての殻が満たされているため、より高い量子レベルで電子を追加する必要があるため、このエンタルピーは非常に正です。これには途方もない量のエネルギーが必要です。
電気陰性度、または電子利得エンタルピー?
ゲイン エンタルピーと混同される可能性のある用語があります。電気陰性度は、共有結合で電子のペアを引き付ける原子の傾向を表します。電気陰性度には特定の単位はありません。このメジャーは無次元です。電気陰性度の測定値は、さまざまなスケールで表示されます。そのようなスケールの 1 つがライナス ポーリング スケールで、電気陰性度が最も高い元素はフッ素です (電気陰性度は 4.0)。これと同じ尺度で、電気陰性度が最も低い元素は値が 0.7 で、セシウムです。
前の段落で述べたように、共有結合は電気陰性度によって媒介されます。実際、2 つの原子間の共有結合の強さを決定します。最も影響を受けるのは、異なる原子の電気陰性度の差です。したがって、結合が2つの等しい単核原子の間にある場合、電気陰性度はそれらの間で同じであるため、純粋であると言われます。例としては、酸素または二分子水素があります。
2 つの種が異なる場合、結合で分極が生成されます。これは明らかに、原子の 1 つが他の原子より電気陰性度が高いためです。つまり、電子はこの原子に近づき、他の原子には近づきません。これにより、各原子に部分的な電荷が与えられ、化学結合に極性が与えられます。
