O^+와 F^+의 이온화 에너지 비교

O^+와 F^+의 이온화 에너지 비교

 

 

다음 이온화 반응에서 가장 많은 에너지를 필요로 하는 것은?

a) O(g) → O^+(g) + e^-

b) O^+(g) → O^2+(g) + e^-

c) F(g) → F^+(g) + e^-

d) F^+(g) → F^2+(g) + e^-

 

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▶ 참고: 순차적 이온화 에너지 [ https://ywpop.tistory.com/7192 ]

▶ 참고: 주기율표와 원소의 주기적 경향(성질). 이온화 에너지

[ https://ywpop.tistory.com/4266 ]

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1차 이온화 에너지 < 2차 이온화 에너지 이므로,

a), c)는 제외.

 

 

 

일반적으로 같은 주기에서는

주기율표상 오른쪽으로 갈수록 이온화 에너지는 증가하므로,

d)가 정답일 것 같다.

 

 

참고로, 1차 이온화 에너지는

주기율표상의 경향성대로,

O (1313.9 kJ/mol) < F (1681.0 kJ/mol) 이다.

즉, a) < c) 이다.

 

 

 

그러나 b), d)를 비교할 때는

각 원자의 2p 오비탈의 전자배치를 고려해야 된다.

O의 전자배치: (↿⇂)(↿ )(↿ )

F의 전자배치: (↿⇂)(↿⇂)(↿ )

( 참고: O와 F의 바닥상태 전자배치 https://ywpop.tistory.com/2840 )

 

 

 

각 원자에서 전자가 하나씩 빠지면, 이제 전자배치는 다음과 같다.

O^+의 전자배치: (↿ )(↿ )(↿ )

F^+의 전자배치: (↿⇂)(↿ )(↿ )

 

 

 

여기서 또 다시 전자를 하나씩 빼야 되는데,

F^+의 경우, 한 오비탈에 쌍을 이룬 전자가 존재한다.

F^+의 전자배치: (↿⇂)(↿ )(↿ )

 

 

 

한 오비탈에 전자가 쌍을 이룬 경우,

두 전자 간에는 반발력이 존재하기 때문에,

홀전자보다 빼내는데(이온화시키는데) 에너지가 덜 필요하다.

 

 

 

이 때문에 홀전자를 빼야하는 O^+보다

짝진 전자 중 하나를 빼야하는 F^+의 이온화 에너지가 더 작게 된다.

 

 

 

그 결과, 2차 이온화 에너지는

O (3388.3 kJ/mol) > F (3374.2 kJ/mol) 과 같이

O가 더 크다.

 

 

 

답: b) O^+(g) → O^2+(g) + e^-

 

 

 

 

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