分極率は、物質が外部の電場に対してどれだけ反応するかを示す物理的な特性です。教科書に記載された「原子核があまり強く電子を引き付けていない大きな原子は、分極率が大きい」という説明について、どのような意味か疑問に思う方も多いでしょう。本記事では、この概念をより分かりやすく解説します。
分極率とは何か
分極率(ポーラリザビリティ)は、物質の分子や原子が外部の電場に対してどれだけ簡単に分極するか、すなわち電子雲の偏りや変位のしやすさを示します。高い分極率を持つ物質は、外部電場によって容易に分極し、低い分極率を持つ物質はその変化が難しいです。
「大きな原子」とはどういう意味か?
ここでいう「大きな原子」というのは、単に原子番号が大きいという意味ではなく、原子のサイズが大きいことを指しています。具体的には、原子番号が大きい元素は、一般的に電子殻が広がり、外側の電子が原子核から遠くなります。これにより、外側の電子は原子核からの引力をあまり感じなくなり、電場による影響を受けやすくなります。
原子の大きさに関係する要因としては、主に原子番号や電子配置が挙げられます。原子番号が大きくなると、原子核の正の電荷が強くなりますが、それに対して電子は原子核から遠くに配置され、結果として電子は比較的自由に動きやすくなります。
分極率と原子サイズの関係
「大きな原子」が分極率が大きいというのは、外側の電子が自由に動きやすくなるため、外部からの電場に反応しやすいということです。例えば、希ガス元素(例えば、キセノンやアルゴンなど)は、電子が外側に配置されており、比較的大きな原子であるため、分極率が高くなります。
一方、原子番号が小さく、原子核が小さな原子では、外部からの電場に対して電子があまり動かないため、分極率は低くなります。これが、「原子核が強く電子を引き付けている」という表現の意味です。
まとめ
分極率が大きい「大きな原子」とは、原子番号が大きいというよりも、原子のサイズが大きく、外側の電子が原子核から離れていることを指します。これにより、外部の電場に対して分極しやすくなるため、分極率が高くなるのです。したがって、分極率と原子の大きさには密接な関係があり、原子サイズが大きくなるほど、分極しやすい傾向にあります。
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