希ガスのイオン化エネルギー

質問

希ガスのイオン化エネルギーについて分からない点があり、質問をします。
イオン化エネルギーは非金属がとても高く、特に希ガスが最も高いと習いました。と言うことは、希ガスもイオンを作るということなのでしょうか？
と言うのも、ある参考書で『原子番号１番～２０番において１４族と１８族にはイオンはない』とありました。
理由は（１４族については除かせて頂きます）、『１８族は今が一番安定している状態で、原則としてイオンをつくらない。電子をもらったり、電子が飛び出ていったりということを極力嫌がるため』という事です。
この説明をうけると、希ガスはイオン化エネルギーが高いというより、エネルギーは発生しないと考えたくなるのですが、どうでしょうか？
ご回答、宜しくお願いします。

回答No.7

htms42

＃５です。

＃６様、
ありがとうございます。
確かにｋＪ／ｍｏｌですね。
数値確認しました。

ｈａｎａｋｏ３１６さん
ＫＪ／ｍｏｌでの値がでてきましたのでついでにすこし

Ｈ　のイオン化エネルギーが　１３１２ｋＪ／ｍｏｌ
Ｈｅのイオン化エネルギーが　２３７２ｋＪ／ｍｏｌ

Ｈｅの方が２倍弱大きいです。
＃５ではＨの１３１２ｋＪ／ｍｏｌという値（＃５では１３．６ｅＶを使いました）自体とんでもなく大きいのだというのをわかってほしくていろいろ書きました。それが分かればＨｅがイオンになるというのはもっと難しいというのが分かるだろうと思ったのです。
ｋＪ／ｍｏｌは反応熱の値が出てくるときに使われている単位です。教科書にいくつか例が載っているはずです。普通の反応熱の値はたいてい数百ｋＪ／ｍｏｌです。
水素が燃えて液体の水が出来る時の燃焼熱は２８６ｋＪ／ｍｏｌ、炭素が燃えて二酸化炭素が出来る時の燃焼熱は３９４ｋＪ／ｍｏｌです。
こういう反応熱の値とイオン化エネルギーとを比べてもらうといいでしょう。Ｈのイオン化エネルギーの値は水素の燃焼熱の５倍程度の大きさです。Ｈｅの場合だと１０倍近くになります。　エネルギーで２倍違うと起こりやすさの確率は２乗で違ってくると書きましたから５倍違えば５乗の違いが出てきます。

人類がずっと利用してきたエネルギー源がＣとＨの化合物であるということからもここでの２つの燃焼熱は燃焼熱の代表的なものだと考えていいでしょう。
２８６ｋＪ／ｍｏｌという値でも結構大きい値です。
水を加熱しても燃焼の逆反応を起こすことは出来ません。２８６ｋＪ／ｍｏｌというエネルギーを普通の加熱では水の分子に与えることが出来ないからです。

イオンになりやすいと思われているＮａの場合でもイオン化エネルギーの値はこれよりも大きいのです。

原子単独で正のイオンにするというのは難しいことです。ところが他の物質が存在していて、その物質が逆の方向にイオン化する（負イオンになる）という変化が一緒に起こる場合はエネルギーは少なくて済むのです。

お礼

反応熱というのはまだ勉強していないため初めて知りましたが、その例と比べると、イオン化エネルギーというものが、どれだけ大きいか分かりますね。とても参考になります！

htms42さん、改めましてありがとうございます！
Tacosanさん、ご指摘頂き、私からもありがとうございます！

回答No.6

Tacosan

#2 の数値の単位は kJ/mol だと思う＞#5.

回答No.5

htms42

化学の教科書に書いてある性質は普通の化学反応においてという前提で考えています。特殊な条件でのことは考えていません。原子核反応まで考えに入れれば原子も壊れたり、変化したりするのですから。

放射線の１つであるα－線はＨｅの原子核です。Ｈｅ原子から電子が２つ取れたイオンです。確かに存在しますが極端な条件でしか存在しないというのが分かるはずです。

ｓａｎｏｒｉさんの回答にイオン化エネルギーの値が載っています。同じ程度の大きさであると書いてありますので起こりやすさにあまり差がないと思うかもしてませんね。
イオン化エネルギーの値に２倍の差があれば起こりやすさの違いも２倍であるということではありません。
あるエネルギー変化の起こりやすさの確率がある温度で１％であるとします。エネルギー変化の大きさが２倍になれば確率は０．０１％になります。２乗で効いて来ます。３倍違えば３乗で効いて来ます。
ＮａがＮａ＋になるイオン化エネルギーとＨがＨ＋になるイオン化エネルギーは２．６倍ほど違います。１３．６ｅＶというエネルギー変化を起こすのは大変なことです。普通の化学反応では実現し得ない値です。
酸性溶液の中をふらふらと動き回っているＨ＋というのは存在しないのです。Ｈ３Ｏ＋と書くのはそのためです。
Ｎａは正イオンになりやすいといわれていますが単独でイオンになれるのではありません。単独では常温でもイオンになれないのです。電子を貰ってくれる相手がいなければイオンにはなれません。そうでなければ金属ナトリウムは存在できないということになります。

・１３．６ｅＶというエネルギーの大きさを温度に換算すると１５万Ｋほどに対応します。
・ｓａｎｏｒｉさんの１３１２という数字はどこから来た値でしょう。
単位がないので分かりませんが１３．６に近くて少し小さい１３１２という数字を見たのは初めてです。

お礼

お返事が遅れてしまい、大変申し訳ないです。

特殊な条件化では、希ガスのイオン化も起こるということなのでしょうか。エネルギーの値と変化の起こりやすさの関係は、まだまだ勉強不足でした・・！

htms42さん、ご回答ありがとうございます！

回答No.4

Tacosan

「イオン化エネルギー」というのは「陽イオンにする = 電子を引っぺがすためのエネルギー」です. 電子を引っぺがす方法は問うていないので, 化学的な方法でもいいし, 電子や光子をあてて飛び出させてもかまいません.
ちなみに最初の「希ガス化合物」である XePtF6 が歴史的にどのようにして合成されたか:
・PtF6 を空気にさらしたら黄色い粉末が得られた
・解析したら O2PtF6 だった
・「Xe と O2 のイオン化エネルギーはほぼ同じ」ということが知られていた
・じゃあ O2 の代わりに Xe でもできるんじゃね?
・おお, できたできた

お礼

お返事が遅くなり、大変申し訳ないです。

希ガスはとても安定しているから、電子を引っぺがえしにくい。そのためイオン化エネルギーは高い。と言うことでしょうか。
XePtF6というものを、ここで初めて知りました。まだまだ勉強不足です・・。

Tacosanさん、ご回答ありがとうございます！

回答No.3

coirn

希ガスもイオンを作ります。
しかしどちらかといえば共有結合性の化合物が多いです。
単原子イオンはあんまり聞きませんね……
反応性が高くなるのはKr、Xeあたりからです。He、Neはまだ化合物すら見つかっていません。
代表的なのはKrF2、XeO3、XeF4などの酸化物・フッ化物がほとんどです。ほぼ全て反応性が高く、すぐに希ガスを放出します。
原子番号が大きくなり各主殻・副殻が満杯になると、核電荷の遮蔽が大きくなり、有効核電荷が小さくなります。
すると最外殻の電子（価電子といってもよいのですが、高校化学では希ガスの価電子は0でしたっけ。）が取れやすくなってきます。
そのため、ある程度電気陰性度の高い元素と化合物を作ります。

お礼

お返事が遅くなり、大変申し訳ないです。

希ガスもイオンをつくるのですね。なるほど。
最近、化学を勉強し始めたばかりで、このような返事しか書けませんが、希ガスもイオンをつくる、とのこと。分かりました！

coirnさん、ご回答ありがとうございます！

回答No.2

sanori

こんばんは。

＞＞＞希ガスはイオン化エネルギーが高いというより、エネルギーは発生しないと考えたくなるのですが、どうでしょうか？

いえ。そうではありません。

以下、原子番号１～２０の元素の第１イオン化エネルギーを書き出します。

Ｈ　1312
Ｈｅ　2372

Ｌｉ　520
Ｂｅ　900
Ｂ　801
Ｃ　1087
Ｎ　1402
Ｏ　1314
Ｆ　1681
Ｎｅ　2081

Ｎａ　496
Ｍｇ　738
Ａｌ　578
Ｓｉ　787
Ｐ　1012
Ｓ　1000
Ｃｌ　1251
Ａｒ　1521

Ｋ　419
Ｃａ　590

Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒのところを見てください。
第１イオン化エネルギーという数値は存在します。
また、他の元素に比べて桁違いに大きいわけではありません。

ＦとＡｒを比較してみてください。
Ｆの方が第１イオン化エネルギーが大きいです。
しかし、水溶液でＦのイオンがあるのは普通ですよね？

また、ＦやＣｌと、そのほかの元素（希ガスは除く）とを比べてみてください。
第１イオン化エネルギーは大きいですよね？

これはなぜかと言えば、
（第１）イオン化エネルギーというものは、電子を１個外に出して（１価の）プラスのイオンになるために必要なエネルギーだからです。

＞＞＞希ガスもイオンを作るということなのでしょうか？

はい、そうです。
蛍光灯やプラズマテレビにはプラズマがあって、希ガスのイオンが多量に存在しています。

以上、ご参考になりましたら。

お礼

お返事が遅くなり、大変申し訳ないです。

あくまでも一価のプラスイオンになるのに必要なエネルギーを意味しているのですね。

sanoriさん、ご回答ありがとうございます！

回答No.1

パんだ パンだ（@Josquin）

１８族がイオンにならないというのは、普通の化学反応が起こるような条件ではイオンにならないという意味です。

無理やりイオンにしようとすればイオンになります。

お礼

お返事が遅れてしまい、大変失礼しました。

ある条件というか場合によっては18族もイオンになり得るということでしょうか。

Josquinさん、ご回答ありがとうございます！