2番目のイオン化エネルギーの定義

2番目のイオン化エネルギーは式で定義されます：

気体1+イオン1モルの中の各イオンから2番目の電子を外して、気体2+イオンにするために要するエネルギーのことであり、1+イオンは2個の電子を持つ。

その他のイオン化エネルギー

元の原子の電子の数だけ連続したイオン化エネルギーを持つことができます。

例えばアルミニウムの最初の4つのイオン化エネルギーは

		第1 I.で示されます。E. = 577 kJ mol-1
		2nd I. E. = 1820 kJ mol-1
		3rd I.E. = 2740 kJ mol-1
		4th I. E. (I).E. = 11600 kJ mol-1

Al（g）からAl3+（g）イオンを作るには、

577 + 1820 + 2740 = 5137 kJ mol-1

これはすごいエネルギーですね。

アルミニウムがAl3+イオンを形成するのは、そのエネルギーをどこからか取り戻すことができる場合のみで、それが可能かどうかは、アルミニウムが何と反応しているかによります。

たとえば、アルミニウムがフッ素や酸素と反応すると、フッ素や酸素を含むさまざまな変化でエネルギーを回収できます – それで、フッ化アルミニウムや酸化アルミニウムはAl3+イオンを含みます。

塩素と反応すると十分なエネルギーを回収できないので、固体の無水塩化アルミニウムは実際にはイオン性ではなく、その代わりに共有結合を形成します。

なぜ連続したイオン化エネルギーは大きくなるのでしょうか。 正イオンから負電子を取り除くことは、原子から取り除くよりも難しいでしょう。

なぜアルミニウムの4番目のイオン化エネルギーはそれほど大きいのでしょうか。 最初に除去されるのは3pと3s軌道の3個の電子です。

イオン化エネルギーを使って、元素がどのグループに属しているかを調べる

2つの連続したイオン化エネルギーの間の大きなジャンプは、突然内層レベルに侵入する場合の典型的な例です。

マグネシウム（1s22s22p63s2）は周期律表の第2族に属し、連続したイオン化エネルギーを持っています：

ここで、大きなジャンプは2番目のイオン化エネルギーの後に起こります。

シリコン（1s22s22p63s23px13py1）は周期律表の第4族に属し、連続したイオン化エネルギーがあります：

ここでは、4番目の電子が削除された後に大きなジャンプが起こります。

ここから得られる教訓：

簡単な電子を数えること、つまり大きなジャンプまでの電子を数えることです。

別の例:

イオン化エネルギーが連続している場合、原子がどのグループに属するかを決定する:

イオン化エネルギーは最初の5つは一度に1、2千ずつ上がっている。 その後、15000くらいに大きく跳ね上がります。

パターンをより詳しく調べる

ある元素の連続したイオン化エネルギーのグラフをプロットすると、さまざまな電子が取り除かれることによって引き起こされるその変動を見ることができます。

内側の準位から電子が来たときのイオン化エネルギーの大きなジャンプだけでなく、電子がs軌道から来るかp軌道から来るか、さらにはその軌道で対になっているか非対になっているかによって、準位内の細かい揺らぎも見ることができるのです。

塩素の電子構造は1s22s22p63s23px23py23pz1です。

このグラフは、塩素の最初の8つのイオン化エネルギーをプロットしたものです。 緑色のラベルは、それぞれのイオン化エネルギーでどの電子が取り除かれているかを示しています。

傾向を確立するために1番目と2番目の点に定規を置くと、3番目、4番目、5番目の点は期待する値より上にあることが分かります。

もう一度、3、4、5番目のポイントに定規をあてて、そのトレンドを確立すると、6、7番目のポイントは、トレンドの継続から期待される値よりかなり上にあることがわかります。 これは、6番目と7番目の電子が、原子核にわずかに近く、わずかに遮蔽されていない3sレベルから来るからです。

8番目の電子で内側のレベルに侵入すると、大きなジャンプがかなり明白です！

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