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遷移元素のイオン価
“遷移元素がイオンに変化したとき、２価になる原子（元素）が多く、 １価、３価、４価などになる原子もある”と、 「化学結合の見方・考え方」に記されていました。 とある化学系のHPにもそのようなことが書いてあり 電子のもつ軌道に理由が隠されているようなのですが、理解できません。 第１イオン化エネルギー：E1 第２イオン化エネルギー：E2 中性粒子からｎ価のイオンになるのに必要なエネルギーをE(n) のように定義した場合、 E(2)=E1+E2ですよね。 E(1) < E(2)なのに（ 少なくとも E1 < E2 であるのに ) なぜ、１価よりも２価になりやすいのでしょう？ 自分が扱っている原子は銅です。よろしくお願いします。
- takashi-kun
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悩みましていろいろ検討しました。銅の場合電子の配置は １ｓ2 ２ｓ2 ２ｐ6 ３ｓ2 ３ｐ6 ４ｓ1 ３ｄ10 （エネルギー準位順、副電子殻の構造：１＝Ｋ、２＝Ｌ ・・・の主電子殻を示し、ｓ・ｐ・ｄは副電子殻、記号の 後の数は電子数を示す。） なんです。最外電子殻Ｎ（４Ｓ）に１個の電子が存在しま すから１価の陽イオンになることは明らかです。 では、何で２価のイオンに成り易いかです。 次の副電子殻は４ｐで定員は６です。この、４ｓ・３ｄ・ ４ｐのエネルギー準位はあまり差がないのです。 で、「フントの法則：不対電子の構造をとりやすい」 （スピン量子数の片方側だけをとりやすい） から、４ｓ・３ｄ・４ｐの定員は２＋１０＋６＝１８ これが不対電子構造をとると、１８／２＝９です。 銅の内殻の電子数が１８で１８＋９＝２７になります。 銅の電子数は２９、Ｃｕ＋は２８、Ｃｕ２＋は２７個 です。よって、銅（２）イオンの電子配置は １ｓ2 ２s2 ２ｐ6 ３ｓ2 ３ｐ6 ４ｓ1 ３ｄ5 ４ｐ3 となって安定する。と考えられます。 違っていたら 教えて下さい。
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Cuの場合、ｆ軌道は関係ありませんね！ 化学の基礎の本を引っ張りだして見たのですが、 Cuのイオン化ポテンシャルのデータは第一、第二、第三までしか記載がありませんね？ ところで、質量分析の原理は概略判りますが、試されている実験方法では電子１個分の差も検知できるのでしょうか？ それと、イオン化ポテンシャルのデータと同様に考えてよいのか判断つきかねますが、Cu（I)が2個のクラスター（？）は存在しないのでしょうか？ どうも、２→１→３→４の順番の理解はできませんね？ 基礎の方のフォローお願いします。
追加情報です（？）。 １．http://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN4-7853-3019-8.htm （無機化学概論） ｄ軌道、ｆ軌道を扱った成書はたくさんあると思いますよ。 ご参考まで。
補足
早速の回答、ありがとうございました。 これから調べてみようと思います。 私が扱っている銅は純度99.9％のものです。 この銅の厚さ1mmの基板を、レーザーアブレーションのターゲットとして 用いており、アブレーションによって発生・飛散した銅の多価イオンを 追っています。 １価から４価のイオンが観測されていますが、そのイオン収量（確立）は 大きい順に２価、１価、３価、４価だったのです。 そこで、疑問が生まれたんです。質問したように。 化学の知識は小学生なみなんですけれども、金属錯体は化合物ですよね。 多価イオンを追うとき、エネルギーアナライザーを用いて質量分析的 手法で解析していますが、実験より得られた飛行時間のピークは、 銅の２価のイオンの飛行時間理論値とピタリ一致するので 化合物ではないと考えています。 もっとも、クラスター数は１のみと過程した上で処理してしまって いるのは事実です。 このような補足で的が絞れれば良いのですが,,, とにかくこれからじっくりと,紹介していただいたHP及び文献を あたってみたいと思います。ありがとうございます。
追加情報です。ますます難しくなりますが・・・？ 以下の成書は如何でしょうか？ --------------------------- １．配位子場理論／Ｂ．Ｎ．Ｆｉｇｇｉｓ…［他］／南江堂／１９６９ ２．配位子場理論とその応用／上村洸，菅野暁，田辺…／裳華房／１９６９ ３．配位子場理論入門／Ｃａｒｌ Ｊ．Ｂａｌ…［他］／丸善／１９６７ ----------------------------- Cuのどのような化合物ですか？ 錯体では・・・？ 補足お願いします。
直接的な回答ではありませんが、以下の参考URLサイトは如何でしょうか？ 「イオン化ポテンシャル」 更に、少し的はずれかもしれませんが、 ・http://www2.ionbeam.hosei.ac.jp/thesis/1987/1-1.htm （PIEXスペクトルの化学結合効果） ご参考まで。
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お礼
返答遅れてすみません。 よくわかりました。今日になって、初めて目を通した 私がバカでした。もっと早く読んでおくんだった、、、 本当、ありがとうございました。