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電子親和力とイオン化エネルギー

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電子親和力とイオン化エネルギー


電子親和力とは

電子親和力(Electron affinity:EA)とは、原子が電子1個を取り込むときに放出されるエネルギーのこと。
一般的に、ハロゲン元素は電子親和力が大きい。

原子が外界から電子を一個もらうと-1価のイオンになる。
このとき放出されるエネルギーを電子親和力EAという。
一般に、典型元素における電子親和力は周期表の右に、上に、行くほど大きくなる。


イオン化エネルギーとは

イオン化エネルギー(Ionization energy:IE)とは、中性の単独原子から最外殻電子1個を十分遠くへ離すのに必要なエネルギーのこと。
一般的に、金属元素はイオン化エネルギーが小さい。

同一周期の元素の場合、原子番号が増えると最外殻電子数が増加するため、原子核との引力が増加してイオン化エネルギーも増加する。

同属元素の場合は、最外殻電子数は同じだが、電子殻の大きさが大きくなるため、同族元素では下に行くほどイオン化エネルギーは小さくなる。


第1イオン化エネルギーとは

原子が電子を1個放出すると+1価のイオンになる。
原子をイオン化させるためには外界からエネルギーを与える必要があり(吸熱反応)、このエネルギーを第一イオン化エネルギーI1(1st ionization energy)という。

一般に典型元素における第1イオン化エネルギーは周期表の右に、上に行くほど大きい。

つまり、電子親和力または第1イオン化エネルギーが大きい元素はマイナスにイオン化しやすい。


電気陰性度とは

電気陰性度(Electronegativity)とは、結合している原子が電子を引きつける能力のこと。

アメリカのマリケンが開発した陰イオンになりやすさの尺度として知られる。
マリケンの算出方法では、電気陰性度は電子親和力と第1イオン化エネルギーの算術平均で表される。

電気陰性度=(|EA|+|I1|)/2

2原子間の電気陰性度の差が大きいほどイオン結合性が強まり、電気陰性度の差が小さくなるほど共有結合性が強まる。


特性X線、オージェ電子とは

原子核に近い原子軌道にある電子が電子捕獲されたり、X線や電子線で励起され光電子として放出されたりすると、空いた軌道に外殻から電子が遷移する。

このときに放出される軌道間順位差に相当する大きなエネルギーをX線として放出したものが特性X線である。

また、このときに自己電離して同等のエネルギーを持つ電子として放出される電子として放出されるのがオージェ電子(Auger electron)である。

オージェ電子のもつエネルギーは電子軌道間のエネルギー差に相当するため、単一のスペクトルを持つ。
一般に原子番号の大きな核種になるほどオージェ電子は放出されにくい。

オージェ効果

励起状態の原子は一般にそのエネルギーを特性X線として放出するが、その励起エネルギーを軌道電子に与えて、その電子を電離する仕事に費やすことがある。この現象をオージェ効果といい、電離された電子をオージェ電子という。

オージェ電子分析法(AES)とは

オージェ電子分析法(AES)とは、空位の電子状態において、固有X線の発生の代わりにそのエネルギーをもらって放出される電子である「オージェ電子」の運動エネルギーから、元素の同定や結合状態を分析する方法。