化学入門

用語

• イオン化エネルギー原子や分子から電子を取り除くのに必要なエネルギーを無限大にしたものです。

Periodic Trends in the Ionization Energy

化学種（つまり。 原子や分子のイオン化エネルギーは、気体の原子やイオンから電子を取り除くのに必要なエネルギーです。 この性質はイオン化ポテンシャルとも呼ばれ、ボルト単位で測定されます。 化学では、1モルの物質（モルイオン化エネルギーまたはエンタルピー）を指すことが多く、単位はkJ/molで報告されます。 原子物理学では、イオン化エネルギーは通常、電子ボルト（eV）単位で測定されます。 大きな原子や分子はイオン化エネルギーが小さく、小さな分子はイオン化エネルギーが大きい傾向があります。

イオン化エネルギーは、原子や分子の軌道が異なれば、電子のイオン化エネルギーも異なります。 より一般的には、n番目のイオン化エネルギーは、最初のn-1個の電子が取り除かれた後、n番目の電子を取り除くために必要なエネルギーです。 原子やイオンが電子を明け渡す傾向、あるいは電子の結合の強さを表す指標と考えられている。 イオン化エネルギーが大きいほど、電子を除去するのが難しい。 イオン化エネルギーは、元素の反応性の指標となることもある。

周期内で左から右に、またはグループ内で上に行くほど、第一イオン化エネルギーは一般的に増加します。 原子半径が小さくなると、より正電荷を帯びた原子核に近い電子を取り除くことが難しくなります。 逆に、周期表の下の方に行くほど、価電子が原子核から離れて遮蔽されるため、イオン化エネルギーは減少すると考えられます。 原子核の正電荷に引きつけられる力が弱くなるのです。

Rationale for the Periodic Trends in Ionization Energy

The ionization energy of an element is increases as one moves across a period in the period table because the electrons are held tight by the higher effective nuclear charge. これは、同じ殻にある追加の電子は、原子核からお互いを遮蔽することに実質的に貢献しないためですが、原子番号の増加は原子核内の陽子の数の増加に対応します。

元素のイオン化エネルギーは、電子が低エネルギーの軌道に保持されて原子核に近く、したがってより強く結合する（取り除きにくい）ため、あるグループの上に移動するにつれて増加します。

この2つの原理から、最もイオン化しやすい元素はフランシウムで、最もイオン化しにくい元素はヘリウムです。