無機化学について

質問

多価単原子陽イオンの例が少ない理由を、イオン化エネルギーをもとに説明するという問題なのですが…(;_;)
回答お願いします(>_<)

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

単純に考えて、中性原子から電子を奪って一価の陽イオンにするには第一イオン化エネルギーが必要です。
さらに二番目の電子を奪うためには第二イオン化エネルギーが必要になります。
あとはこれに習います。
これをかみ砕いて説明すると、
ではクーロン力を考えてみましょう、プラスマイナス０の電荷からプラス１とマイナス１に分けるにはクーロン力に逆らう「仕事」をしなくてはなりません。
次にプラス１のイオンから電子を奪ってプラス２のイオンとマイナス１の電子に分けるには、元々の電子のエネルギーレベルが同じなら２倍の仕事が必要です。
その他も同じでだんだん大きい仕事が必要になります。
さらに、電子はフェルミオンなので原子中でのエネルギーレベルが多くのの場合異なります。
電子を奪い続けると次第に原子核に近い電子を奪うことになります。
ですから、この差が上記の単純なクーロン力に基づく仕事に上乗せされます。
これらは真空中で単原子がイオンになる話です。実際に我々が眼にする(笑)イオンはイオン結晶の中か電解溶液の中です。
この場合、陽イオンは陰イオンや誘電率が高い分子が側にいることで系全体として熱力学的に安定化されますが、それにも上限があります。
ということで、特殊な例を除き高酸化状態の単原子陽イオンは存在しにくいことになります。