遷移元素のイオン価

“遷移元素がイオンに変化したとき、２価になる原子（元素）が多く、
１価、３価、４価などになる原子もある”と、
「化学結合の見方・考え方」に記されていました。

とある化学系のHPにもそのようなことが書いてあり
電子のもつ軌道に理由が隠されているようなのですが、理解できません。

第１イオン化エネルギー：E1
第２イオン化エネルギー：E2
中性粒子からｎ価のイオンになるのに必要なエネルギーをE(n)
のように定義した場合、
E(2)=E1+E2ですよね。

E(1) < E(2)なのに（　少なくとも　E1 < E2 であるのに　)
なぜ、１価よりも２価になりやすいのでしょう？

自分が扱っている原子は銅です。よろしくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： dragon-2 回答日時： 2001/02/02 23:13

　悩みましていろいろ検討しました。

銅の場合電子の配置は
　　１ｓ2　２ｓ2　２ｐ6　３ｓ2　３ｐ6　４ｓ1　３ｄ10
　（エネルギー準位順、副電子殻の構造：１＝Ｋ、２＝Ｌ
　・・・の主電子殻を示し、ｓ・ｐ・ｄは副電子殻、記号の
　後の数は電子数を示す。）
　なんです。最外電子殻Ｎ（４Ｓ）に１個の電子が存在しま
　すから１価の陽イオンになることは明らかです。
　では、何で２価のイオンに成り易いかです。
　次の副電子殻は４ｐで定員は６です。この、４ｓ・３ｄ・
　４ｐのエネルギー準位はあまり差がないのです。
　　で、「フントの法則：不対電子の構造をとりやすい」
　（スピン量子数の片方側だけをとりやすい）
　から、４ｓ・３ｄ・４ｐの定員は２＋１０＋６＝１８
　これが不対電子構造をとると、１８／２＝９です。
　銅の内殻の電子数が１８で１８＋９＝２７になります。
　銅の電子数は２９、Ｃｕ＋は２８、Ｃｕ２＋は２７個
　です。よって、銅（２）イオンの電子配置は
　１ｓ2　２s2　２ｐ6　３ｓ2　３ｐ6　４ｓ1　３ｄ5　４ｐ3
　となって安定する。と考えられます。
　
　違っていたら　教えて下さい。

この回答へのお礼

返答遅れてすみません。
よくわかりました。今日になって、初めて目を通した
私がバカでした。もっと早く読んでおくんだった、、、

本当、ありがとうございました。

お礼日時：2001/02/21 03:11

No.4 回答者： MiJun 回答日時： 2001/02/01 23:12

Cuの場合、ｆ軌道は関係ありませんね！

化学の基礎の本を引っ張りだして見たのですが、
Cuのイオン化ポテンシャルのデータは第一、第二、第三までしか記載がありませんね？

ところで、質量分析の原理は概略判りますが、試されている実験方法では電子１個分の差も検知できるのでしょうか？

それと、イオン化ポテンシャルのデータと同様に考えてよいのか判断つきかねますが、Cu（I)が2個のクラスター（？）は存在しないのでしょうか？
どうも、２→１→３→４の順番の理解はできませんね？

基礎の方のフォローお願いします。

No.3 回答者： MiJun 回答日時： 2001/01/30 20:02

追加情報です（？）。

１．http://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN4-7853-3019 …
（無機化学概論）

ｄ軌道、ｆ軌道を扱った成書はたくさんあると思いますよ。

ご参考まで。

この回答への補足

早速の回答、ありがとうございました。
これから調べてみようと思います。

私が扱っている銅は純度99.9％のものです。
この銅の厚さ1mmの基板を、レーザーアブレーションのターゲットとして
用いており、アブレーションによって発生・飛散した銅の多価イオンを
追っています。

１価から４価のイオンが観測されていますが、そのイオン収量（確立）は
大きい順に２価、１価、３価、４価だったのです。
そこで、疑問が生まれたんです。質問したように。

化学の知識は小学生なみなんですけれども、金属錯体は化合物ですよね。
多価イオンを追うとき、エネルギーアナライザーを用いて質量分析的
手法で解析していますが、実験より得られた飛行時間のピークは、
銅の２価のイオンの飛行時間理論値とピタリ一致するので
化合物ではないと考えています。
もっとも、クラスター数は１のみと過程した上で処理してしまって
いるのは事実です。

このような補足で的が絞れれば良いのですが,,,

とにかくこれからじっくりと,紹介していただいたHP及び文献を
あたってみたいと思います。ありがとうございます。

補足日時：2001/01/30 22:14

No.2 回答者： MiJun 回答日時： 2001/01/30 19:52

追加情報です。

ますます難しくなりますが・・・？
以下の成書は如何でしょうか？
---------------------------
１．配位子場理論／Ｂ．Ｎ．Ｆｉｇｇｉｓ…［他］／南江堂／１９６９　
２．配位子場理論とその応用／上村洸，菅野暁，田辺…／裳華房／１９６９　
３．配位子場理論入門／Ｃａｒｌ　Ｊ．Ｂａｌ…［他］／丸善／１９６７　
-----------------------------
Cuのどのような化合物ですか？
錯体では・・・？

補足お願いします。

No.1 回答者： MiJun 回答日時： 2001/01/30 11:17

直接的な回答ではありませんが、以下の参考URLサイトは如何でしょうか？

「イオン化ポテンシャル」
更に、少し的はずれかもしれませんが、
・http://www2.ionbeam.hosei.ac.jp/thesis/1987/1-1. …
（PIEXスペクトルの化学結合効果）

ご参考まで。

参考URL：http://www.c-park.com/crystal/atom125.html