| English | 意味 |
|---|---|
| photoelectron spectroscopy/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɒn spekˈtrɒskəpi/ | 光電子分光法 |
| binding energy/ˈbaɪndɪŋ ˈenədʒi/ | 結合エネルギー |
電子を剥ぎ取る
- 高エネルギー光を照射すると、電子が飛び出します。
- 各電子がどの程度強く束縛されていたかは、飛び出す速さに現れます。
- これらを収集すると、ステップとピークのグラフが得られます。
- このグラフは原子の内側電子殻の直接のマップである。
結合の強さの測り方
- 光電子分光法（PES）は、光子を用いて電子を放出します。
- 各電子の結合エネルギーとは、その電子がどれだけ強く束縛されているかを示します。
- 原子核に近い電子ほど、取り外すのに高いエネルギーが必要です。
原子核に近い電子ほど結合エネルギーが高い。
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より強く束縛されているため、取り外すにはより多くのエネルギーが必要である。
光電子分光法（PES）は、…に必要なエネルギーを測定する。
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PESは電子を放出し、その結合エネルギーを記録する。
各ピークの意味
- 各ピークは一つのサブシェルを表しています。
- ピークの位置は結合エネルギーを示し（値が高いほど）、原子核に近いことを意味します。
- ピークの高さは、そのサブシェルに含まれる電子の数に比例します。
PESスペクトルにおいて、ピークの高さは...に比例します。
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部分殻に含まれる電子数が多いほど、ピークは高くなります。
最も高い結合エネルギーを持つサブシェルは、____に最も近いものである。
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原子核に最も近い＝最も強く束縛される＝結合エネルギーが最大。
スペクトルから電子配置へ
- ピークは電子配置と対応しています。
- $2p^6$ サブシェルは、$2s^2$ サブシェルのピークより3倍高いピークを与えます。
- つまり、PESによって電子の配列を確認できます。
ネオンのPESスペクトルでは、相対的なピーク高さが2:2:6となる。これらは…に対応する。
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$2:2:6$は $1s^2\ 2s^2\ 2p^6$と一致する。
満たされた $2p$ 副殻は、満たされた $2s$ 副殻よりも3倍高いピークを持つPESスペクトルを与えます。
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$2p$は6個の電子を保持し、$2s$は2個であるため、高さ比は3:1となる。
ネオンのPESには、高さ比が2 : 2 : 6の3つのピークがあります。
- これらは$1s$、$2s$、および$2p$サブシェルです。
- $1s$のピークは最も高い結合エネルギーに位置し、核に最も近い。
PESのピークを対応させる
光電子スペクトルにおいて、ピークの位置は結合エネルギーを、ピークの高さは電子数を示します。ナトリウムにおける各ピークに対応する部分殻を指定してください。
高い結合エネルギーとは、電子が強く束縛されており内側にあることを意味するため、$1s$ピークは常に高エネルギー側に現れます。ピークの高さは電子数を反映しており、エネルギーそのものではありません。なお、PESのグラフでは能量が左方向に増加するようにプロットされることが多いため、軸の方向をよく確認してください。
光電子分光法は光子で電子を放出し、各電子の結合エネルギーを測定します。すべてのピークはサブシェルであり、その位置は結合エネルギー（高い＝原子核に近い）を、高さは電子数を示します。ネオンのような2 : 2 : 6のスペクトルは、そのまま$1s^2\,2s^2\,2p^6$として読み取ることができます。