電子親和力について (高校一年生)

質問

こんにちわ

普通の県立高校に通っている高校一年生です。

さっそくですが化学について二つほど質問さしてください。

～質問１～電子親和力
だいぶ前に化学の授業で

「イオン化エネルギー」・・・原子から電子を取り出すときに生じるエネルギー
　　　　　　　　　　　　　　　　※イオン化エネルギーが小さいほど陽イオンになりやすい

「電子親和力」・・・・・・・・・・原子が電子を一個取り入れた時に発生するエネルギー
　　　　　　　　　　　　　　　　※電子親和力が大きいほど陰イオンになりやすい

と教わりました。
そこで「イオン化エネルギーが小さいほど陽イオンになりやすい」というのは理解できたのですが

どうも「電子親和力が大きければ陰イオンになりやすい」という仕組みが理解できません。
なぜ電子を取り入れた時に発生したエネルギーが大きいほど(電子をとりいれやすい)陰イオンになりやすいのでしょうか？？

～質問２～電気陰性度
授業では
共有結合において原子が非共有電子対を引き寄せる強さを表す数値
周期表の左上の元素ほど大きい

と教わりましたが
どのような原理で周期表の左上の元素ほど電気陰性度が大きいのでしょうか？？

質問は以上になります。

同じような質問を化学の先生にしてみるのですが。
ボケてしまっているのか、帰ってくる回答がよく理解できません
そもそも授業自体、先生の話の順序がめちゃくちゃにいりくんでいて困ります

はなしがそれましたが質問の回答はどちらか一つでもいいので回答よろしくお願いします(・人・;)

回答No.2

Tacosan · ベストアンサー

ん～, なんかイオン化エネルギーの説明がおかしい.... イオン化エネルギーは「電子を 1個ひっぺがすために必要なエネルギー」ですよ.

で, 質問1 の方は簡単で, 「自然はなるべくエネルギーの低い状態になろうとする」ことだけわかっていれば OK です. つまり
・イオン化エネルギーが小さい = 少ないエネルギーで陽イオンになる = (どっちかといえば) 好ましい
・電子親和力が大きい = 陰イオンになるときにたくさんエネルギーを出す = よりエネルギーの低い状態になる = 好ましい
というだけの話です. なお, 電子親和力は原子によって正にも負にもなりえるのに対し, イオン化エネルギーは必ず正の値になります. 従って, 「原子と電子をほかっておいたら勝手にひっついて陰イオンになる」ことはありえても, 「原子をほかっておいたら勝手に電子を捨てて陽イオンになる」ことはありえません.

一方質問2 は非常に難しい話になります. そもそも電気陰性度には複数の定義があるため「どの定義を使うのか」によって説明が変わってきます. おおざっぱにいえば
右上にいくほど電子親和力やイオン化エネルギーが大きい傾向がある
からなんだけど, じゃあなんで「右上にいくほど電子親和力やイオン化エネルギーが大きい傾向がある」のかっていわれると難しい. イオン化エネルギーはまだしも電子親和力が, ねぇ....

お礼

お礼遅れてしまって本当に申し訳ないですm(_ _)m

わかりやすい説明のおかげでイオン化エネルギーに関しては自分も納得することができました。

ほかの方の回答も見てみる限り
二つ目の質問お理解するのに高校一年生の知識では足りないようですね(￣ー￣)

理数系の教科は好きな方なので
これからも勉強に励んで行こうと思います(^_^;)

回答本当にありがとうございました(__)

回答No.6

alwen25

イオン化エネルギー、電子親和力は基礎的な内容の割には
きちんと説明しようとすると量子化学（大学で学ぶ化学の理論）が必要に
なります。

化学の先生でも、専攻はいろいろあるので
物理化学や量子化学を専攻した先生に聞いてみると良いと思います。

お礼

アドバイスありがとうございます

ずいぶんと専門的な分野に入ってしまものなんですね・・・

そこまで深く掘って説明してもらっても
今の知識で理解できる自信がないので

今は「そういうものなんだ」と思い込んでおくことにしますw

回答ありがとうございました(_ _)

回答No.5

malaytrace

電子親和力がわかりにくければ

「１価陰イオンから電子を１つ取り除く（原子になる）のに必要なエネルギー」と考えてみてはどうでしょうか。必要なのですから小さいほど起こりやすい＝陰イオンよりから原子に戻りやすい＝陰イオンになりにくい、逆に大きければ起こりにくい＝陰イオンから原子に戻りにくい＝陰イオンになりやすい

電子を除くにはエネルギーが必要（原子核が引っ張ってるから）ということは、逆の言い方をすると電子を受け取るとエネルギーが生じるんですね。

または原子が陰イオンになるとお金（エネルギー）がもらえると考えてください。もらえる額が大きいほど陰イオンになってみたくなるでしょう？
でも通常の化学反応の範疇では、陰イオンだけが生じることは考えないので、陽性の原子が陽イオンになるのに要るお金を陰性の原子が陰イオンになるともらえるお金から工面してあげてるのです。（またはお金を与える代わりに電子を取りあげるともいえる）これが足らないと反応が難しくなります。余った分は熱に変わります。

電気陰性度の１つの定義はイオン化エネルギーと電子親和力の平均です。

>周期表の左上の元素ほど大きい

右上ですよ。もちろん「18族を除く」です。フッ素が電気陰性度最大の元素です。あんまり陰性が強くて反応しやすいので単体を得るのは極めて困難、命を落とす人もおりました。そして単体を初めて得た人はノーベル賞をもらいましたが、程なくしてお亡くなりになったようです。（フッ素によるものかどうかはわからないそうですが）

下ほど陰性が小さくなるのは、最外殻の電子が原子核から離れているために、容易に電子を取り除けるからです。

回答No.4

Saturn5

最外殻電子とは８枚で１回の抽選ができる抽選券と思ってください。
Ｎａは最外殻電子が１個で、Ｃｌは７個、Ａｒは８個です。

誰かが「抽選券を欲しい」と思っているときに誰がくれるでしょうか？
Ａｒはちょうど抽選ができるし、Ｃｌもあと１枚あれば抽選ができるのでくれません。
これに対しＮａは１枚だけ余っているのですぐにくれます。
Ｎａのイオン化エネルギーが低いというのはこういうことです。
電子を１個出しやすいのです。

誰かが「余った抽選券をあげる」というときに誰が嬉しく思うでしょう。
Ａｒはあまりが１枚、Ｎａはあまりが２枚になります。
これらはさらに抽選をするためには６枚または７枚の抽選券が必要なため、
あきらめてしまいます。ですからあまり嬉しくはないのです。
これに対して、Ｃｌはあと１枚を切望していた訳ですから、１枚あると抽選が
できて非常にうれしくなります。
Ｃｌの電子親和力が大きいというのはこういうことです。
電子を１個もらいやすいのです。

また、電気陰性度が大きいのは周期表の「右上」（希ガスを除く）です。
まず、ハロゲンは電子が７個で電子を取る力が大きいのです。
同族の元素でｈあ原子番号が小さいほど、最外殻電子と原子核の距離が近くなり、
クーロン力が大きくなります。ですから、右上の元素の電気陰性度が大きいのです。
ちなみに、電気陰性度が最大のＦは幾つかの希ガスとも反応します。

回答No.3

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

電気陰性度については、右に行くほど最外殻が同じで原子核の電荷量が大きくなる為。上に行くほど最外殻が内殻になる為、F=q1q2/(4πεr^2)の値の大小でイメージすれば大体OK。今のうちは。右ほどFの分母が大きく、上ほど分母が小さい。

本格的に量子力学を学べば、スピンを考慮した遷移金属のd、f軌道を埋める順番とかもあるから理解が進むけどね。軌道内でも色々あるし。

回答No.1

アウストラロ ピテクス（@ngkdddjkk）

質問1だけ答えましょう。物理に関して少しは理解がありますか？

原子は＋の電荷を持った原子核と、その周りを回る－の電荷を持った電子で構成されます。
化学反応は、最外殻電子のやりとりによって行われます。
そして、電子は原子核が作る電場によって原子に束縛されているのです。

イオン化エネルギーとは、「原子から電子を放出してイオン化するまでのエネルギー」です。W=Fxがエネルギーの定義で、F=q1q2/(4πεr^2)が電場により電子に働く力です。原子核の電場に逆らって電子を放出して、原子を全体的に＋にするので陽イオンになりやすさを表します。

電子親和力とは、「電気的に中性の原子に電子を取り込むのに必要なエネルギー」です。上記の説明と同じで、Fに逆らって原子の電子軌道に外部からの電子を取り込む…のですが、実は力の方向を考えるとエネルギーは負になります。物理では、物体はエネルギーのより低いところに動きます。エネルギーの勾配、つまり力が大きければ、よりその方向へ動きやすいということになります。つまり、電子親和力が大きいほど電子にとっては周囲に存在するよりも、特定の原子の周辺の方がエネルギーが小さくなるので、そちらに動きやすいということになりますね。