高校化学 イオン化エネルギーと電子親和力のまとめ

イオン化エネルギー

イオン化エネルギーとは原子が陽イオンになるために必要なエネルギーです。亜鉛などの金属は陽イオンになりやすいため、金属のイオン化エネルギーは低い傾向にあります。

Na + 496kJ/mol = Na+ + e- Ca + 590kJ/mol = Ca+ + e-

Cl + 1251kJ/mol = Cl+ + e- He + 2372kJ/mol = He+ + e-

(各イオン化エネルギー数値は『ニューステージ新化学図表』より引用)

ナトリウムとカルシウムはいかにも陽イオンになりやすそうな物質ですが、実際イオン化エネルギーはかなり小さくなっています。小さいということは陽イオンになりやすいということです。

しかし塩素とヘリウム(希ガス)は一桁違います。莫大なエネルギーを与えないと陽イオンになってくれないことがわかります。一般に非金属元素のイオン化エネルギーはかなり大きい。

ところで原子は同族原子と似た性質を持ちます。例えばナトリウムは1族(アルカリ金属)であり、同じカリウムやルビジウムと似た性質を持っています。そしてイオン化エネルギーは同族原子において周期が大きくなればなるほど(原子量が大きくなればなるほど)小さくなっていきます。

同族原子のイオン化エネルギー

Rb < K < Na < Li < H Sr < Ca < Mg < Be

・イオン化エネルギーとは原子が陽イオンになるために必要なエネルギー ・金属のイオン化エネルギーは小さい ・非金属のイオン化エネルギーは大きい ・同族原子において周期が大きくなるほどイオン化エネルギーは小さくなる

電子親和力

電子親和力は電子が陰イオンになるときに放出するエネルギー。イオン化エネルギーと真逆の概念であることに注意してください。

イオン化エネルギーと反対の概念にあるため、金属の電子親和力は小さく、非金属の電子親和力は大きい傾向にあります。カルシウムなどは電子親和力がマイナスです。これはエネルギーを与えないと陰イオンにならないということです。

金属などの陽イオンになりやすい原子は電子を放出したがる物質であり、わざわざ電子をもらいたいとは思わない。したがって電子親和力は小さいか、マイナスになる。

Na + e- = Na- + 53kJ/mol Cl + e- = Cl- + 349kJ/mol

ちなみに電子親和力と電気陰性度は違う概念です。似たような言葉で混乱しますね。

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