元素名 イオン イオン半径(10-8cm=Å) 第一イオン化エネルギー(KJ/mol)

下の表には左のように上から、元素名、イオン、イオン半径、第一イオン化エネルギーを示した。安定なイオンが存在しない場合には、イオンの部分とイオン半径を省略しています。ここで、下の表を見てください。 ヘリウムにはイオンがないのに、なぜ第一イオン化エネルギーがあるの？と、疑問に思う方もいると思います。物質はすべて、温度を上げてやれば、イオン化するのです。プラズマなどが良い例ですね。あれは、原子核と 電子が離れてしまい、それぞれ別個に飛び回っています。だから、エネルギーをたくさん与えてやれば、すべての物質はイオン化します。ただ、それはあくまで極限状態であって、普通の状態でヘリウムイオンが存在することは ありません。

また、イオン半径にも注目してください。原子単体では原子番号が大きくなるほど、大体大きさも大きくなるのですが、イオンの場合は違います。 では、まず原子の大きさを決定づけているのはなんでしょうか？ご存じの通り、原子核の周りを電子が回っています。電子の軌道の大きさに対して、原子核の大きさは微々たるものです。 だから、原子の大きさは電子の軌道の大きさによって決定されると考えても問題ありません、例えば、Kを見てみましょう。K原子の場合、最外殻電子である電子の軌道半径が、原子の半径になります。 しかし、K⁺ではこの最外殻電子がとれているため、イオン半径は元の原子半径よりも小さくなっています。
反対にO^2-を見てみましょう。これは、最外殻に電子が余分に入ってきたために、それぞれの電子が原子核に引きつけられる力が弱くなったために、元の原子半径よりもイオン半径の方が大きくなっています。

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	水素 H+ - 1312																	ヘリウム なし - 2372
2	リチウム Li+ 0.90 520	ベリリウム Be2+ 0.59 899											ホウ素 B3+ 0.25 801	炭素 なし - 1086	窒素 なし - 1402	酸素 O2- 1314	フッ素 F- 1681	ネオン なし - 2081
3	ナトリウム Na+ 1.16 496	マグネシウム Mg2+ 0.86 738											アルミニウム Al3+ 0.68 578	ケイ素 なし - 787	リン なし - 1012	硫黄 S2- 1.70 999	塩素 Cl- 1.67 1251	アルゴン なし - 1520
4	カリウム K+ 1.52 419	カルシウム Ca2+ 1.14 590