さてさて、有効核電荷は第一イオン化エネルギーおよび電子親和力の強さを考えるうえで役に立ちます。

それでは考えていきましょう。

例題：リチウムとフッ素を比べると第一イオン化エネルギーも電子親和力もフッ素のほうが大きい。これはなぜか。

第一イオン化エネルギーとは原子が電子を放出する際に必要なエネルギーのことで、電子親和力とは原子が電子を受け入れる際に放出されるエネルギーのことです。

なぜフッ素のほうが大きいのでしょうか。有効核電荷を考えれば答えることができます。

まず、リチウムとフッ素は同周期の元素です。原子番号の増加に伴って、同じ軌道に電子が収容されていきますね。もちろんこの時陽子も中性子も増えています。

スレーターの規則によれば同じ軌道上にほかの電子がある場合、その電子による遮へいの効果は0.35です。核力が1増えているのに対し、遮へいは0.35しかされません。つまり、注目している電子は原子番号がひとつ増えるにしたがって核力を0.65強く感じるわけです。
よって、電子は強く引っ張られているので、この電子を引き離すのにはより強いエネルギーが必要とされます。そのため、フッ素のほうが第一イオン化エネルギーが大きいと考えられます。

次に、電子親和力です。電子親和力も同じように、同周期では原子番号が増えたほうが有効核電荷が強くなっています。そのため、ここに電子が入り込んだ状態を考えると、より強く引っ張られているほうが安定ですね。安定ということはより多くのエネルギーを放出したということなので、電子親和力の値も大きいわけです。

なんか第一イオン化エネルギーと電子親和力で視点を変えて考えなきゃいけないのが少し微妙だなと感じます。

実際にはどうか知りませんが、自分はよりつよく引っ張られることで大きな運動量を持って電子が入り込み、その時、勢いで大きなエネルギーが放出される、みたいなイメージを持っています。