イオン化エネルギー：ポテンシャル、測定方法 - 物理的

イオン化エネルギーは、中の原子に位置する電子放出生成するために必要とされる通常キロジュールあたりのモル（キロジュール/モル）の単位で表されるエネルギーの最小量を指す、その状態にある気相を基本。

気体状態とは、他の原子が自分自身に及ぼす影響や分子間相互作用がない状態です。イオン化エネルギーの大きさは、電子がそれが一部である原子に結合する力を説明するパラメーターです。

最初のイオン化エネルギー

つまり、必要なイオン化エネルギーの量が多いほど、問題の電子を引き離すことが難しくなります。

イオン化ポテンシャル

原子または分子のイオン化ポテンシャルは、基底状態で中性の電荷を持つ原子の最外殻から電子を引き離すために適用する必要があるエネルギーの最小量として定義されます。つまり、イオン化エネルギーです。

なお、イオン化ポテンシャルについては、廃用となった用語を使用しています。これは、以前はこの特性の決定が対象のサンプルへの静電ポテンシャルの使用に基づいていたためです。

この静電ポテンシャルを使用することで、2つのことが起こりました。化学種のイオン化と、除去したい電子を放出するプロセスの加速です。

そのため、その決定に分光技術を使用し始めると、「イオン化ポテンシャル」という用語は「イオン化エネルギー」に置き換えられました。

同様に、原子の化学的性質は、これらの原子の最も外側のエネルギーレベルに存在する電子の配置によって決定されることが知られています。したがって、これらの種のイオン化エネルギーは、価電子の安定性に直接関係しています。

前述のように、イオン化エネルギーを決定する方法は、主に光電子放出プロセスによって与えられます。これは、光電効果の適用の結果として電子によって放出されるエネルギーの決定に基づいています。

原子分光法は、サンプルのイオン化エネルギーを決定する最も直接的な方法であると言えるかもしれませんが、電子が原子に結合しているエネルギーを測定する光電子分光法もあります。

この意味で、紫外光電子分光法（英語ではその頭字語でUPSとも呼ばれます）は、紫外線を照射して原子や分子を励起する手法です。

これは、研究された化学種の最も外側の電子のエネルギー遷移とそれらが形成する結合の特性を分析するために行われます。

X線光電子分光法および極端紫外線も知られています。これらは、サンプルに衝突する放射線の種類、電子が放出される速度、および解像度が異なることを除いて、前述と同じ原理を使用します。得られた。

最も外側のレベルに2つ以上の電子を持つ原子、つまりいわゆる多電子原子の場合、基底状態にある原子から最初の電子を取り除くのに必要なエネルギーの値は、次の方程式：

エネルギー+ A（G）→A ⁺（G）+ E ^-

「A」は、任意の元素の原子を象徴し、剥離電子は、以下のように表される「E ^-」。したがって、「Ｉ_１」と呼ばれる最初のイオン化エネルギーが得られる。

見られるように、エネルギーが原子に供給されてその元素のカチオンに付加された電子を得るので、吸熱反応が起こっている。

同様に、同じ期間に存在する元素の最初のイオン化エネルギーの値は、原子番号の増加に比例して増加します。

つまり、周期表では右から左に、周期表の同じグループでは上から下に減少します。

この意味で、希ガスはイオン化エネルギーが大きく、アルカリ金属とアルカリ土類金属に属する元素はこのエネルギーの値が低くなっています。

同様に、同じ原子から2番目の電子を除去することにより、「I ₂」として表される2番目のイオン化エネルギーが得られます。

エネルギー+ A ⁺（G）→A ²⁺（G）+ E ^-

後続の電子を開始するとき、他のイオン化エネルギーについても同じスキームに従い、基底状態の原子からの電子の脱離が続くと、残りの電子間に存在する反発効果が減少します。

「核電荷」と呼ばれる特性は一定のままであるため、正の電荷を持つイオン種の別の電子を引き離すには、より多くのエネルギーが必要です。したがって、以下に示すように、イオン化エネルギーが増加します。

I ₁ <I ₂ <I ₃ <…<I _n

最後に、核電荷の効果に加えて、イオン化エネルギーは、電子構成（価電子殻内の電子の数、占有されている軌道の種類など）および放出される電子の有効核電荷の影響を受けます。

この現象により、有機性の分子のほとんどは高いイオン化エネルギー値を持っています。