イオン化エネルギーについて

質問

イオン化エネルギーについて疑問があります。
周期律表において第三周期の元素を考えると一般的に右に行くほど(原子番号が増加するほど)イオン化エネルギーは大きくなりますよね。
それで例外もあり、As(15族)とSe(16族)を比べるとSeのほうが小さい(As:947 kJ/mol Se:941 kJ/mol)です。これはSeから電子を取ると半閉殻になるためSeのほうがイオン化エネルギーが小さくなると習いました。
ここでMnとFeについて考えるとMn(電子配置[Ar] 4s2 3d5)、Fe(電子配置[Ar] 4s2 3d6)であり、Feの電子を取ると半閉殻となるためFeのほうがイオン化エネルギーが小さくなると予想したのですが、実際はMn:717 kJ/mol、Fe:762 kJ/molとなりFeのほうが大きいです。
これはなぜなのでしょうか。どなたかお分かりになる方、教えていただけませんでしょうか。よろしくお願いいたします。

回答No.2

inorganicchemist · ベストアンサー

>安定しないものは・・・よく分かりません。内殻であるd軌道に電子が詰まっていくということと関係があるのでしょうか。

ＯＫ．いいセンスしてます。

イオン化エネルギーはお書きになったとおりの定義で
「最外殻の電子をひとつ無限遠の距離まで引き離すために必要なエネルギー」と定義されているはずです。
ものによっては「最外殻の」という部分が省略されているかもしれません。

では、最外殻の電子を取り除いた後、残されたM(I)はどうなるのでしょうか？アルカリ金属などは簡単です。希ガス配置になりますから。

一方で、遷移金属は単原子（orイオン）で存在する場合（理論系）と、周囲に他の分子、イオンが存在する場合（実在系）では最安定状態が異なります。

質問者様のレベルが不明なのでまとめにくいのですが、例外を除いて、実在系では4sよりも先に3d軌道に電子が入ります。
また、金属イオンが六配位八面体におかれた場合、5つのd軌道はより安定な3つと不安定な2つに分裂します。そこに電子をつめていくと。。。

ん～　やっぱり錯体化学の基礎講座レベルは必要ですね＾＾；

お礼

回答していただきありがとうございます。
錯体化学の基礎レベルは必要ですか。錯体化学は今履修中なのですが、5つのd軌道の分裂が起こるということは聞きました。(ただなぜそのようなことが起こるかは習いませんでしたが・・・。結晶場理論というものなのでしょうか。)
もう少し勉強したいと思います。ありがとうございました。

回答No.1

inorganicchemist

いいですねぇ。こういう「教科書に載ってない質問」。大好きです。

さて、「イオン化エネルギー」の定義はなんでしょうか？すでにご存知かもしれませんが、今一度ご確認ください。

次に。いま問題となっているMn,Feはいずれもいわゆる「遷移」金属元素です。遷移：移ろうこと、安定しないこと。何が安定しないのでしょうか？

実際には極めて不安定でしょうが、Mn(I)、Fe(I)が存在したとして、その理想的な状態（周囲に他原子、イオンが存在せず、単独で存在する場合）と、実際の状態とで何が変わるでしょうか？

考えてみてください。

お礼

回答していただきありがとうございます。
それで、
イオン化エネルギーとは単独の原子から電子をひとつ取り除くのに必要なエネルギーと理解しております。
安定しないものは・・・よく分かりません。内殻であるd軌道に電子が詰まっていくということと関係があるのでしょうか。
1価のものが存在したとすると理想と実際の状態で変わるものは対イオン(陰イオン)が存在するかどうかの違いしか思い浮かびません。(金属結合を考えれば自由電子を持つかどうかもあるのでしょうか)
難しいです・・・。