KIMIKA!|基礎から学ぶ高校化学

【完全版】第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の違い!

約 7 分
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はじめに

今回は、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解説していこう。
はじめにそれぞれについて個別に解説した後、3つの違いについてまとめていく。

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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。

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、大きい方がその原子から電子を奪いにくい(=原子は電子を奪われにくい)ということになる。従って、第一イオン化エネルギーはその原子の「(電子を守る)防御力」の指標として考えることができる。

POINT第一イオン化エネルギー
・第一イオン化エネルギー
 →電子を奪われにくい(=防御力
・第一イオン化エネルギー
 →電子を奪われやすい(=防御力

電子親和力とは

電子親和力とは、原子に電子1個をくっつけたときに放出されるエネルギーのことだ。

電子親和力はイオン化エネルギーと比べて想像しにくいが「電子親和力=電子との仲の良さ」と考えるとすんなり理解できる。電子親和力が大きいとそれだけ電子と仲が良いので周りから電子を奪いやすい。電子親和力が小さいと電子とあまり仲が良くないので周りから電子を奪いづらい。つまり、電子親和力の大きさは「(電子を奪う)攻撃力」の指標として考えることができるんだね!

POINT電子親和力
・電子親和力
 →電子を奪いやすい(=攻撃力
・電子親和力
 →電子を奪いにくい(=攻撃力

電気陰性度とは

異なる2つの原子が結合するとき、お互いが電子を1コずつ出し合い共有電子対を形成する。

この時、原子が共有電子対を自分の方に引っ張る強さのことを電気陰性度という。
電気陰性度が高い原子がより強く共有電子対を自分側に引き寄せる。

電気陰性度・イオン化エネルギー・電気陰性度の違いと関係

ここまで読んでピンと来た人もいるかも知れないが、電気陰性度は「第一イオン化エネルギーと電子親和力を総合的に考えたもの」なんだ。

共有電子対は「自分の電子」と「相手の電子」が組み合わさってできたものである。従って、電気陰性度、つまり「共有電子対を自らの方に引っ張る力」というのは自分の電子を守る力(=守備力=第一イオン化エネルギー)と相手の電子を奪い取る力(=攻撃力=電子親和力)の両方を合わせた総合力ということになるんだ。ちょっとスッキリしたかな。

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第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度をエネルギー図で考える

最後に、だめ押しとして第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の関係をエネルギー図を使って説明していこうと思う。(やや難易度高め。化学が苦手・熱化学をやっていない人は読み飛ばしてOK)

第一イオン化エネルギーは原子から電子を奪い取るために必要なエネルギーだった。

原子に第一イオン化エネルギーが加わり、陽イオンと電子になっているね。

ここで、原子と陽イオン・電子の関係をエネルギー図を使って表してみると…

このようになる。
熱化学の所でやったように、物質は“カタマリ”よりも“バラバラ”の方がエネルギーが高いため、原子よりも「陽イオン+電子」の方が高い位置に書かれているね。

先ほどから説明しているように、第1イオン化エネルギーは「原子から電子を奪うために必要なエネルギー」なので、このエネルギー図に書き加えると次のようになる。

次に、電子親和力のエネルギー図について確認していこう。

電子親和力は原子に電子1個をくっつけたときに放出されるエネルギーだった。

原子に電子がくっついて陰イオンが生成しているね。

ここで、原子と陰イオン・電子の関係をエネルギー図を使って表してみると…

このようになる。
イオン化エネルギー同様、よりバラバラである「原子+電子」の方が陰イオンより上に書かれているね。

先ほどから説明しているように電子親和力は「原子に電子1個をくっつけたときに放出されるエネルギー」なので、エネルギー図に書き加えると次のようになる。

最後に、電気陰性度のエネルギー図について。

電気陰性度は、共有電子対を引っ張る強さであり、自身の電子を守る第一イオン化エネルギーと相手の電子を引っ張る電子親和力の両方を考慮したものだった。

従って、エネルギー図で考えると以下のような立ち位置になる。

これはあくまでイメージで、単純にイオン化エネルギーと電気陰性度の和になるというわけではない(あくまで2つのエネルギーの和に“比例する”のである)が、このように把握しておくと非常に覚えやすく忘れにくいので困ったらエネルギー図でイメージするという考えは持っておくようにしよう。

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「電気陰性度は第一イオン化エネルギーと電子親和力の和に比例する」の真実はこれ

電気陰性度は第一イオン化エネルギーと電子親和力の和に比例するというのは「マリケンの評価方法」というものに基づいて言われていることである。

マリケンの評価方法では「イオン化エネルギーと電子親和力の平均が電気陰性度になる」と考えて原子の電気陰性度を評価する。この式を見れば確かにイオン化エネルギーと電子親和力の和が電気陰性度に比例することが理解できるね。

※マリケンの定義は昔使われていたが正確性に欠けることがわかり現在はあまり使われていない。代わりにポーリングの定義というものが用いられている。

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第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度に関する個別の解説

第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度それぞれについては以下のページを参照してね!

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