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第一イオン化エネルギーとは?周期表での最大最小、グラフ、電子親和力との違い!

約 6 分
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第一イオン化エネルギーとは


第一イオン化エネルギーとは、原子の最外殻から電子を1個奪うときに必要な最低限のエネルギーのことだ。

図で表してみよう。

このエネルギーは、原子から電子を「奪うときに必要」なエネルギーなので、小さい方がより原子から電子を奪いやすい(=原子は電子を出しやすい)ということになる。

以下のように、イオン化エネルギーを具体的な数字で表すと分かり易いね。

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第一イオン化エネルギーと熱


「原子が第1イオン化エネルギーを受けて電子を放出する」という反応が「発熱(=熱を発する)反応」なのか、それとも「吸熱(=熱を吸収する)反応」なのか。

これは、「電子親和力」と対比されてよく聞かれる。

結論から言うと、「吸熱反応」だ。

第1イオン化エネルギーは「エネルギー」なので「熱の一種」として考えることができる。
先ほどから説明しているように、原子は第1イオン化エネルギーを「周りから受けて」電子を出すので、熱を受け取る反応、つまり吸熱反応となるわけだね。

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第一イオン化エネルギーの周期表中での傾向

周期表上で、第1イオン化エネルギーは規則的な変化をしている。

第1イオン化エネルギーは、右上に行くにしたがって大きくなり、左下に行くにしたがって小さくなっている。

これはつまり、(第1イオン化エネルギーが小さい方が電子を出しやすいわけだから、)左下は電子を出しやすくて、右上は電子を出しづらいということだね。

この”電子の出し易さ”は陽性・陰性とつなげて考えることができる。

電子を出して陽イオンになり易い左下は陽性が強い、電子を出しにくく陽イオンになりづらい右上は陽性が弱い。

これはきっちり押さえておこう。

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第一イオン化エネルギーの折れ線グラフ

第一イオン化エネルギーに関するグラフとして、次のようなものが出題されることが多い。

引用:私立・国公立大学医学部に入ろう!ドットコム

これは上で示した周期表上の傾向を理解していれば「ああ、確かにそうなるよね」と理解できるはず!入試で「第一イオン化エネルギーの傾向を表すグラフとして適切なのはどれか」といった形でよく出題されるのでしっかり覚えておこう。

第一イオン化エネルギーと電子親和力・電気陰性度の違い

第一イオン化エネルギーと電子親和力・電気陰性度の違いについては以下のコンテンツを参照してほしい。

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演習問題

問1
第一イオン化エネルギーの定義を述べよ。
問1:解答・解説
解答:下記参照

第一イオン化エネルギーとは「原子の最外殻から電子を1個奪うときに必要な最低限のエネルギー」のことである。

問2
第一イオン化エネルギーが大きい原子と小さい原子では、どちらが陽性が強いと言えるか。
問2:解答・解説
解答:第一イオン化エネルギーが小さい原子

問1でやったように第一イオン化エネルギーは原子の最外殻から電子を1個奪うときに必要な最低限のエネルギーなので、これが小さい程その原子から電子を奪いやすいということになる。従って、第一イオン化エネルギーが小さい方が簡単に電子を奪われ陽イオンになりやすい(=陽性が強い)と言える。

問3
「原子が第1イオン化エネルギーを受けて電子を放出する」という反応は発熱反応か、それとも吸熱反応か。
問3:解答・解説
解答:吸熱反応

「原子が第1イオン化エネルギーを“受けて”電子を放出する」とあるように、エネルギー(熱)を外部から受けているのでこの反応は吸熱反応である。

問4
周期表上で第一イオン化エネルギーが最も高いグループをなんというか。
問4:解答・解説
解答:希ガス

希ガスは最外殻が満たされており、非常に安定している。従って、なかなか電子を出そうとしないので第一イオン化エネルギーは高いと言える。

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