物質の構成と化学結合(知識)の問題
次のア〜オは、2 つの元素 A・B と、比べる量の組である。A の値が B の値より大きいと判断できるものを、次のア〜オのうちから 2 つ選べ。ただし、第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の周期的な傾向にもとづいて判断するものとする。
- ア A:ナトリウム 、B:塩素 、比べる量:電気陰性度
- イ A:ナトリウム 、B:カリウム 、比べる量:第一イオン化エネルギー
- ウ A:リチウム 、B:フッ素 、比べる量:第一イオン化エネルギー
- エ A:フッ素 、B:塩素 、比べる量:電気陰性度
- オ A:ナトリウム 、B:塩素 、比べる量:電子親和力
この問題で使うもの
- イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
それぞれの組の 2 元素が「同じ周期」か「同じ族」かを確かめ、第一イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度の周期的な傾向にあてはめよう。
ヒント 2
第一イオン化エネルギーと電気陰性度は、同じ周期では右ほど大きい。同じ族では、第一イオン化エネルギーは下ほど小さく、電気陰性度は上ほど大きい。電子親和力はハロゲンで大きい。
ヒント 3
Na と Cl、Li と F のように同じ周期の組では、ここで比べる量はどれも右側の Cl や F(ハロゲン)のほうが大きいので、ア・ウ・オは A の値のほうが小さい。残りの同じ族どうしの組を確かめよう。
答えと解説
答えを見る
イ, エ
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解説を読む
周期的な傾向を整理すると次のようになる(貴ガス(希ガス)を除いて考える)。
- 第一イオン化エネルギー(原子から電子 1 個を取り去って 1 価の陽イオンにするのに必要なエネルギー):同じ周期では右(原子番号が大きい方)ほど大きく、同じ族では下ほど小さい。小さい元素ほど陽イオンになりやすい。
- 電子親和力(原子が電子 1 個を受け取って 1 価の陰イオンになるときに放出されるエネルギー):17 族のハロゲンで大きく、大きい元素ほど陰イオンになりやすい。
- 電気陰性度(共有電子対を引きつける強さ):同じ周期では右ほど大きく、同じ族では上ほど大きい。最も大きいのはフッ素である。
ア(あてはまらない) と はどちらも第 3 周期で、 のほうが右にある。電気陰性度は のほうが大きく、A の値は B より小さい。
イ(あてはまる) と はどちらも 1 族で、 のほうが下にある。 は最外殻が原子核から遠く、電子が取れやすいので第一イオン化エネルギーが小さい。よって のほうが大きい。
ウ(あてはまらない) と はどちらも第 2 周期で、 のほうが右にある。第一イオン化エネルギーは のほうが大きく、A の値は B より小さい。
エ(あてはまる) と はどちらも 17 族で、 のほうが上にある。電気陰性度は同じ族では上ほど大きく、 はすべての元素の中で最も大きい。よって のほうが大きい。
オ(あてはまらない) 電子親和力は 17 族のハロゲンで大きく、 は陰イオンになりやすい。一方、 は陽イオンになりやすく、陰イオンにはなりにくい。電子親和力は のほうが大きく、A の値は B より小さい。
したがって、あてはまる 2 つは イ, エ である。
別解
ア: 電気陰性度は周期表の右上ほど大きい(貴ガスを除く)。Cl(3.2)は Na(0.9)より大きい。A<B なので不適。
イ: 同族では原子番号が大きいほど原子半径が大きく、最外殻電子を取り去りやすいので第一イオン化エネルギーは小さくなる。Na(496 kJ/mol)> K(419 kJ/mol)。A>B で適する。
ウ: 同周期では右ほど第一イオン化エネルギーが大きい傾向がある。F は Li より大きい。A<B なので不適。
エ: 電気陰性度は同族で上ほど大きい。F(4.0)> Cl(3.2)。A>B で適する。
オ: 電子親和力は Cl が非常に大きく(約 349 kJ/mol)、Na は小さい(約 53 kJ/mol)。A<B なので不適。
よって A>B と判断できるのはイとエ。