Agent ジンのブログ一覧

一昨日は初プリクラを体験しましたECO☆CRZです。

と、オヤジみたいなことを言ってますが、これでも２０代です(爆)

その帰り、ショッピングモールをウロウロしてたら、とある本が目に入りましたヾ(・ω・*)ノ

理科系雑誌の王道、ニュートンの完全図解周期表。

久々に欲しいと思う本を発見♪

すいへーりーべーぼくのふね・・・。

原子番号１番の水素からヘリウム、リチウム、ベリリウムと続き、１１２番の全ての元素が徹底的に紹介されていて、もう最高！！

横で化学嫌いの彼女は拒絶反応起こしてましたが・・・(^ ^；)

趣味とか食べ物の好みはほぼ一緒なんですが、さすがに化学はね(苦笑)

でも２０００円はちょっとお高い。。。

今は欲しいデジカメもあるから、ちょっと考え中・・・。

さて、最後に今日は「くまのプーさん」の日本語版の声優・亀山助清さん死去のニュースが出てました。

ついこの前、プーさんの動画紹介したところでしたが。

というわけで、今日も最後にプーさんの動画をつけて終わりにしたいと思います。。。

※Youtube動画の声優は亀山助清さんではありません。

それではこの回からはイオンについて書いていきます。

最近はイオンというと、マイナスイオンだとかイオン消臭だとか、さらには企業グループ名としてもよく耳にしますが、化学でのイオンとは、帯電した原子、簡単に言うと電気を帯びた原子のことです。

そしてイオンは正（＋）に帯電した陽イオンと負（－）に帯電した陰イオンの大きく二つに分類することができます。さらに一つの原子からなるイオンと複数の原子からなるものとで分けることができるのですが、それは次回にまわして、今回は陽イオンと陰イオンの生成について考えていきます。

そもそも、イオンになるとはどういうことなのか、あまりピンとこないですよね。前回電子配置について書きましたが、あれと結構リンクしているんです。なぜかというと、イオンについて考えるには電子の出入りを考えることになるので、逆に言えば電子のところが理解できていれば理屈がすぐにわかるというわけです。その辺のことをふまえて、電子と周期表を思い出しながら以下の説明をご覧下さい。

まずは陽イオンの生成（できる仕組み）についてみていきます。写真左上にナトリウムイオンの例があるのでそれから説明していきます。まずナトリウムが周期表のどの辺にあるか、一番左側の１族の部分（周期表は左側から縦の列で１族、２族、３族・・・１８族と呼びます）ですよね。周期表の左側（金属元素）は陽イオンになりやすいというのがまず基本になります。例を挙げるとカリウム（１族）とかアルミニウム（３族）などです。ナトリウムは１族、ということは、前回やりましたが、価電子（最も外側の電子殻にある電子）は１個ですよね。さて、ここでこの１個の価電子をどうるすかがポイントです。イオンになるということは、そのイオンになろうとしている原子から最も近い距離（周期表で見て最も近い距離）にある希ガス元素（１８族）と同じ電子配置になるということなのです。ナトリウム（原子番号１１）の場合、Ｍ殻に１個だけある価電子を放出してしまえば、その直前の希ガスであるネオン（原子番号１０）と同じ電子配置になりますよね。希ガスと同じ電子配置になる、これがイオンになる仕組みなんです。そして最後に説明を添えるとすると、電子はマイナスの電荷を持った粒ですよね。これを１つ放出するからナトリウム（Ｎａ）がナトリウムイオン（Ｎａ^＋）となるわけです。

写真右上のカルシウムについてもナトリウムと考え方は同じです。周期表を見た時、カルシウム（原子番号２０）に最も近いところにある希ガス元素（１８族）はアルゴン（原子番号１８）ですよね。イオンになるにはこれと同じタイプになるということだから、電子を２個放出すればいいということですよね。カルシウムの方がアルゴンよりも電子が２個多いわけですからね。２個多い理由は何度も書きますが“原子番号＝電子の数”だからです。カルシウムが２個の電子を放出するということはマイナスの粒が２個なくなるということですよね。プラスマイナスの偏りがない状態からマイナスを２個放出するのですから、全体としてはプラスの粒が２個多くなる、だからカルシウム（Ｃａ）からカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）になる、ということです。

それでは次は陰イオンについてですが、陰イオンも陽イオンとほとんど考え方は同じです。しかし、陰イオンになりやすいのは今度は周期表の右側にある非金属元素であるという点が違います。左と右とでは何が違うかというと、価電子の数が違いますよね。右になるほど価電子は多くなります。陽イオンの場合は価電子が少なかったので、価電子を放出した方が希ガス元素と同じ電子配置になるのに手っ取り早かったのですが、今度は逆です。電子をもらって外側の電子殻を満タンにした方が効率的ですよね。写真左下の塩素の例でみてみると、塩素（原子番号１７）は価電子が７個です。あと１個電子をもらえば８個となり満タンになりますよね。“満タンになる＝希ガス元素と同じ電子配置”なので１個もらうことで、塩素に最も近い距離（隣）にある希ガス元素のアルゴン（原子番号１８）と同じ電子配置になります。つまり１個の電子をもらうことで陰イオンになれるというわけです。１個の電子をもらうということは、マイナスの電気を１粒もらうということだから塩素（Ｃｌ）から塩化物イオン（Ｃｌ^－）になるわけです。陰イオンの場合は○○化物イオンという呼び方をするので、塩素イオンではなく塩化物イオンという名前になります。この名前の付け方は決まりですので覚えておきましょう。他にもフッ化物イオン（Ｆ^－）や酸化物イオン（Ｏ^２－）などがあります。

最後にイオン式についてですが、もうすでに上に何個か書いてしまいましたが、写真の一番右側にもあるように、原子を表す記号の右上にそのイオンの電荷の状態を小さめに記載します。この右上の数字は価数といい、１の時は記載しません。この価数が１のものを１価の陽イオン（陰イオン）、２のものを２価の陽イオン（陰イオン）・・・と呼びます。

今回も長くなりましたが、この回のポイントになることは↓↓↓

・周期表左側の元素は電子を放出して外側の電子殻を満タン状態にする→“電子＝マイナス”だから放出すると全体がプラスになる→陽イオンになる

・周期表右側の元素は電子を受け取って外側の電子殻を満タン状態にする→“電子＝マイナス”だから受け取ると全体がマイナスになる→陰イオンになる

ということです。ちなみに今回の説明がわからない場合は周期表と電子配置の関係を復習することで理解しやすくなることと思われます。

イオンというと難しそうに思われる場合がありますが、単に横文字の用語というだけで、原子や分子と同程度のレベルです。先入観をなくすことが大事なのかもしれません。

ある程度理解できた方は一番下にある問題にもチャレンジしてみてください。

次回は単原子イオンと多原子イオンについて記載する予定です。

※ブログ用としてできるだけわかりやすく説明しているため、噛み砕いた表現で説明している部分があります。また、携帯電話から閲覧された場合は価数の上付き文字がうまく表示されない可能性があります

☆問題Ⅰ☆
①イオンになるにはその原子から最も近いある元素と同じ電子配置になるのだが、ある元素とは次のどれか。
・金属元素　・非金属元素　・ハロゲン元素　・希ガス元素

②上の①で選んだ元素は周期表のどの部分に該当するか次の中から選べ。
・１族　・２族　１７族　・１８族

☆問題Ⅱ☆
①電子を２個受け取ることによってイオンになったものを何と呼ぶか次の中から選べ。
・１価の陽イオン　・２価の陽イオン　・１価の陰イオン　・２価の陰イオン

②次の元素のうちイオンになる時に２個の電子を放出するものはどれか選べ。
・リチウム　・ベリリウム　・フッ素　・マグネシウム

☆問題Ⅲ☆
①カリウムがカリウムイオンになる時、どの元素を同じ電子配置になるか次の中から選べ。
・ヘリウム　・ネオン　・アルゴン　・クリプトン










答え
問題Ⅰ　①希ガス元素

　　　　②１８族

問題Ⅱ　①２価の陰イオン

　　　　②ベリリウム、マグネシウム

問題Ⅲ　①アルゴン

この化学の復習シリーズ、意外と好評なようなのでこのまま先に進んでいくことにします。

前回は原子核の周りに電子殻という層があり、その層に電子が存在しているということを書きましたが、

今日はそれを少し発展させて、原子別にどのように電子が存在しているのかをみていきます。その前に、今回のテーマである電子配置という用語について簡単に触れておきますが、電子配置とは、それぞれの原子の電子殻と電子の数を表したもので、写真の表にあるような図で表したものを電子配置図と呼びます。

それでは早速原子別にその電子配置をみていきましょう。写真の表にある電子配置図をよく眺めると、ある規則性に気付くことかと思います。原子番号が１つ増えるにつれて電子が１個ずつ増えているはずです。これは以前やったことを思い出すと当然のことなのですが、これを覚えていますか↓↓↓

原子番号＝陽子の数＝電子の数

思い出したでしょうか？このことから１つずつ電子の数が増えていることに納得できますね。そして前回取り上げたそれぞれの電子殻に入ることのできる電子の数の最大値↓↓↓

Ｋ殻→２個、Ｌ殻→８個、Ｍ殻→８個（高校化学では８個までだが実際には１８個）

これを組み合わせて考えれば表の電子配置図が理解できます。つまりＫ殻からスタートするわけですが、Ｋ殻は最大で２個しか電子が入れない、だから３番目のリチウムは３つ目の電子がＫ殻ではなくＬ殻に入るんですね。もうＫ殻は定員オーバーですからね。１１番目のナトリウムも同じですが、１０番のネオンでＫ殻Ｌ殻ともに満タン状態になるので、１１番のナトリウムの１１個目の電子からはＭ殻に入るんです。

高校化学では、２０番のカルシウムまでしか細かいことは考えないので、このパターンで考えることができます。２１番以降はこれより少し複雑な考え方になるのですが、２０番までならパターン化できるので比較的楽に理解できるはずです。

と、ここまでわかってしまえば、ここからは簡単な語句を覚えるのみです。まずは最外電子殻、文字通りその原子の一番外側にある電子殻のことです。炭素や酸素ならＬ殻、ナトリウムやアルミニウムならＭ殻となります。

そして今回最も重要な語句でよく使う語句が価電子です。価電子とは最外電子殻にある電子を指します。リチウムなら価電子は１個、ベリリウムなら２個、ホウ素なら３個と。ここで気付くと思いますが、周期表の左側から１個、２個、３個、４個・・・となっていますね。だからそのことさえ知っていればすぐに価電子の数がわかります。ただ一つだけ注意しなくてはならないのは、一番右側、つまりヘリウムやネオン、アルゴン、この周期表の一番右側にある元素は希ガスと呼ばれるのですが、これらはパターンでいくと価電子が８個なのですが、希ガス元素の価電子は８個ではなく０個とするというのが決まり事となっているので、そこだけは注意する必要があります。

最後に電子式についてほんのちょっとだけふれておきます。写真の電子配置図の下に元素記号と黒い点（・）でできた式がありますがこれが電子式です。黒い点（・）は価電子を表しています。元素記号に価電子の記号をつけたものが電子式、ということくらいにしておきましょう。

今回は長々と書きましたが、以前やった“原子番号＝電子の数”と前回やった電子殻に入れる電子の最大数さえわかっていれば、それほど苦労することなく理解できたと思いますがいかがでしたでしょうか？？

次回の予定は、２１番目以降の電子配置（やや難解）か、イオンのどちらかについて書く予定ですが、要望がない限りイオンの方へと進んでいきます。“楽しく・わかりやすく・化学が好きになれる”が大事ですから(笑)

☆問題Ⅰ☆
①Ｌ殻に入ることのできる電子の最大数は次のうちのどれか
・２　・６　・８　・１８

☆問題Ⅱ☆
①酸素原子に含まれる電子の数は次のうちのどれか
・４　・６　・８　・１０

☆問題Ⅲ☆
①次の元素の中から価電子が０個のものは次のうちのどれか
・水素　・フッ素　・ネオン　・アルゴン

②次の元素の中からナトリウムの価電子数と同じ価電子数の元素は次のうちのどれか
・リチウム　・ネオン　・マグネシウム　・アルミニウム











答え
問題Ⅰ　①８

問題Ⅱ　①８

問題Ⅲ　①ネオン、アルゴン

　　　　②リチウム

前回おおまかな原子の構造について書きましたが、

今回はその中の電子に注目していきます。

陽子と中性子からなる原子核の周りに電子が存在していることは前回やりましたが、実際どのように存在しているのか、まずは図の左上を見ていただければわかるように、原子核の周りに円を描くように電子があります。その円状の層を電子殻といい、層が一つの原子から複数の層をもつ原子もあります。

そして図の左下を見てください。その層には名前がついていて、内側からＫ殻、Ｌ殻、Ｍ殻、Ｎ殻と呼んでいます。これらの層に電子が存在しているのですが、それぞれの層には存在できる電子の数に限界があります。Ｋ殻は２個、Ｌ殻は８個、Ｍ殻は１８個、ただし高校の化学ではＭ殻は８個としています。これは高校ではＭ殻に９個以上電子が入るものについては考えないからです。

今回はとりあえず電子が電子殻に入ってるということがわかればＯＫです。

次回、原子ごとに電子配置がどうなっているのかを書いていきます。

ちょっと間が空きましたが、今回は原子の構造について復習します。

まず原子とはいうものの、その定義については当たり前すぎて考える機会が少ないかもしれませんが、原子とは、それ以上分割することができない非常に小さい粒子のことで、イギリスの化学者ドルトンによって提唱された。ドルトンが提唱したこの説は“ドルトンの原子説”といわれ「元素はそれぞれ固有な性質と質量とをもった微粒子（原子）から成り、化合物は異なる元素の原子が一定の割合で結合してできる」という内容のものです。

さて、原子の定義についてある程度理解を深めたところで、次に原子がどのような構造になっているのかを考えてみましょう。まず写真の左側にある図を見てみましょう。

図を見るとわかるように、原子は中心に原子核があり、そのまわりを電子が飛び回っている構造になっています。原子核は陽子と中性子からなっています。陽子は正（＋）の電荷、電子は負（－）の電荷を帯びています。中性子は電気的に中性で電荷をもっていません。

構造がわかったら、ここからは覚えておかなければいけないことについて書いていきます。

まずは「陽子の数＝電子の数＝原子番号」です。原子番号は一番最初に復習した時にやったあの周期表に出てくる順番（１番が水素、２番がヘリウム、３番がリチウム・・・）になります。つまりあの周期表さえわかっていれば必然的に陽子の数と電子の数がわかるというわけです。

もう一つは「陽子の数＋中性子の数＝質量数」です。電子の数はどこへ？？と思う方もいらっしゃるかと思いますが、図の右下を見てもらうと一目瞭然で、電子は陽子や中性子と比べるとあまりに小さいので無視できるんです。

原子番号と質量数を書く時は、元素記号の左下に質量数、左上に原子番号を書きます。つまり上の数から下の数を引くと中性子の数が求められます。

それからついでにここで覚えてしまうものが同位体です。なんだか前回の同素体と名前が似ていますが、同位体とは原子番号が同じで質量数が異なる原子のことです。つまり陽子の数が同じで中性子の数が違う原子同士のことということです。質量数は同じで原子番号が違うものは同重体、中性子の数が同じで原子番号が違うものを同調体といいます。同重体と同調体は高校の化学では出てこないのでまぁウンチク程度に。。。

今回も結局覚える内容だけでしたね。覚えるだけなら簡単ですね。

☆問題Ⅰ☆
①陽子の数が１、中性子の数が１の水素の質量数は次のどれか。
・０　・１　・２　・３

☆問題Ⅱ☆
①窒素（Ｎ）の陽子の数は次のどれか。
・４　・７　・９　・１２

②ナトリウム（Ｎａ）の電子の数は次のどれか。
・８　・１１　・１５　・１８

☆問題Ⅲ☆
①陽子の数が２個、質量数が４の原子は次のどれか。
・Ｈｅ　・Ｌｉ　・Ｍｇ　・Ｃｌ











答え
問題Ⅰ　①２

問題Ⅱ　①７ 　②１１

問題Ⅲ　①Ｈｅ