化学【5分でわかる】第nイオン化エネルギーが急激に大きくなる問題の攻略法

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【図解】実は超簡単!!第nイオン化エネルギーが急激に大きくなるときは考え方と覚え方があります。本記事では第nイオン化エネルギーの定義と、いつ急激に大きくなるのか、そして覚え方について具体的かつ丁寧に解説します。解説担当は、灘・甲陽在籍生100名を超え、東大京大国公立医学部合格者を多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師です。

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第nイオン化エネルギー

これまで説明してきたように、第一イオン化エネルギーは原子から1コの電子を取り去り1価の陽イオンにするために必要なエネルギーです。

これと同様に、

第二イオン化エネルギー一価の陽イオンからさらに電子をもう1コ取り去り2価の陽イオンにするために必要なエネルギー

第三イオン化エネルギー2価の陽イオンからさらに1コ電子を取り去り2価の陽イオンにするために必要なエネルギーです。

つまり、

A→A+→A2+→A3+→…
と次々と電子を引き離していくときの各段階で必要なエネルギーを第nイオン化エネルギーといいます。一般に希ガスと同じ電子配置の状態の原子またはイオンから電子を取り去るとき,第nイオン化エネルギーは急激に増加します。なぜなら、希ガスと同じ電子配置は閉殻またはオクテットで非常に安定的なので、電子を取り去るには莫大なエネルギーを要するからです(だから第一イオン化エネルギーでも周期表の右側が大きいのです)。

具体例で考えてみましょう。

Naの第nイオン化エネルギー

第nイオン化エネルギー(Na)

第一イオン化エネルギー 電子11個のNaから電子1個を取り去る
第二イオン化エネルギー 電子10個のNa+から電子1個を取り去りますが、Neと同じ電子配置で安定なので、第一イオン化エネルギーに比べ急激に大きくなります。

 

Mgの第nイオン化エネルギー

第nイオン化エネルギー(Mg)

第一イオン化エネルギー 電子12個のMgから電子1個を取り去る
第二イオン化エネルギー 電子11個のMg+(Naと同じ電子配置)から電子1個を取り去る
第三イオン化エネルギー 電子10個のMg2+から電子1個を取り去りますが、Neと同じ電子配置で安定なので、第二イオン化エネルギーに比べ急激に大きくなります。

 

Alの第nイオン化エネルギー

第nイオン化エネルギー(Al)

第一イオン化エネルギー 電子13個のAlから電子1個を取り去る
第二イオン化エネルギー 電子12個のAl+(Mgと同じ電子配置)から電子1個を取り去る
第三イオン化エネルギー 電子11個のAl2+(Naと同じ電子配置)から電子1個を取り去る
第四イオン化エネルギー 電子10個のAl3+から電子1個を取り去りますが、Neと同じ電子配置で安定なので、第三イオン化エネルギーに比べ急激に大きくなります。

 

第nイオン化エネルギーの攻略法

「第何イオン化エネルギーで急激に大きくなるのか」が頻出です。

これまで見てきたように、

NaならNa+から電子を奪う第二イオン化エネルギー

MgならMg2+から第三イオン化エネルギー

AlならAl3+から電子を奪う第四イオン化エネルギー

が急激に大きくなるところです。

つまり、その原子の第(価数+1)イオン化エネルギーで急激に大きくなります

もしCやNなど14族以上の典型元素が出題された場合、第(族番号の下一桁+1)イオン化エネルギーで急激に大きくなります

イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度・原子半径・イオン半径について

根本的な考え方が同じである「イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度・原子半径・イオン半径」についての他記事は以下を参照ください。

イオン化エネルギーの定義と大小関係とその理由

電子親和力の定義と大小関係とその理由

電気陰性度の定義と周期表での大小関係とその理由

イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の違い

原子半径(原子の大きさ)の周期表での大小関係とその理由

イオン半径(イオンの大きさ)の周期表での大小関係とその理由

 

まとめ

灘・甲陽在籍生100名を超え、東大京大国公立医学部合格者を多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師より第nイオン化エネルギーが急激に大きくなる問題の攻略法の解説を行いました。しっかりと覚えておきましょう。

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