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イオン
同じ電子配置をとるイオンでは
原子番号が大きくなると陽子の数が増えていくので、
原子核と電子の間の引力が大きくなり、その半径は小さくなる。
原子番号8,9,11,12,13の元素が
それぞれ安定な単原子イオンになったときの電子配置は、
ネオンNeの電子配置と同じであり、最外殻の電子数は8である。
これらの単原子イオンを比較した場合、
原子番号13のイオン半径が最も小さい。

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イオン結合とイオン結晶
イオンあるいは原子の結合は、結合のしかたにより、
イオン結合、共有結晶、金属結合などに大別される。
イオン結合は、陽イオンと陰イオンがクーロンカ(静電気力)により
結びついたものである。
陽イオンと陰イオンが、イオン結合により
規則正しく配列した固体をイオン結晶という。
塩化マグネシウムはイオン結晶の一つであり、
陽イオンのマグネシウムイオンMg2+と陰イオンの塩化物イオンClが結びつき
規則的に配列してできている。
イオン結晶は、イオン間の結合力が強いので、
一般に融点の高いものが多い。
結晶では電気を通さないが、溶解や融解すると電気を通す。
•
多数の陽イオンと陰イオンが結合してできた結晶をイオン結晶といい、
融点が高く、硬いが、強くたたくと割れやすい。
塩化ナトリウムの結晶は、イオン結晶であり、電気を通さないが、
6
これを水に溶かしたり、融解することによって電気を通すようになる。
臭化リチウムの水溶液は電気を通す。
°
これは、臭化リチウムが水溶液中では
陽イオンであるリチウムイオンと陰イオンである臭化物イオンとに
分かれるためである。
物質が水に溶けてイオンに分かれる現象を電離といい
このような物質を電解質というの

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・身のまわりの物質は、原子・分子・イオンという小さな粒子から構成される。
このうちイオンが集まってできる物質では、
陽イオンと陰イオンとが正負の電荷を打ち消すような割合で集まっている。
陽イオンと陰イオンとが規則正しく配列してできた結晶をイオン結晶といい
隣接するイオン間の結合をイオン結合という。
イオン結晶中、陽イオンと陰イオンとの間にはクーロン力という力がはたらき、
互いに引きつけられる。
クーロン力は、
陽イオンと陰イオンの電荷の積の絶対値が大きいほど大きくなり、
両イオン間の距離が小さいほど強くなる。
・物質を構成している粒子が規則正しく配列してできた固体を結晶といい、
規則正しく繰り返されている粒子の配列構造を結晶格子という。
その最小の繰り返し単位を単位格子という。
17
ハ
(A)
(B)
(A)･･･ (結晶格子)
(B)…(単位格子)

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•
イオン結晶は、陽イオンと陰イオンが静電気的な引力によって結びつく
イオン結合によってできている結晶で、NaClやMgO等がある。
NaClをイオン式で表すとNa+Clとなり、
同様にMgOでは Mg2+02-となる。
NaCl結晶は下図の実線で示した立方体の単位格子からなる。
NaCl
Na+とCl のイオンは、単位格子あたり
ともに正味4個ずつ存在する。

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☆単位格子(立方体)内の原子(球)の数の数え方
1|2
空間内の球は1個
面上の球は
1/
個が立方体内にある
R
辺上の球は1個が立方体内にある
頂点
頂点を含む球は1個が立方体内にある

ページ6:

☆ NaCl型イオン結晶
Na+
Cl¯
...
Natは各辺上と空間内に1個
×12+1=4個分
1/4×12
minm
上
空間
Clは各頂点と各面上
1/x8+1/x6=4個分
m
m
頂点
面上

ページ7:

•
下図はイオン結晶CsClの結晶格子の
最小の繰り返し単位である単位格子を示してある。
CI¯
do
CsCl の単位格子は、長さがQoの立方体であるとする。
CsClの単位格子中に存在するCs+の数は1個で、
CLの数は1個である。

ページ8:

☆CsCl型イオン結晶
Cs+
cl-
Csは空間内に1個
Clは各頂点
1
x8
=1個分

ページ9:

下図は化学組成が硫化亜鉛(ZnS)である
閃亜鉛鉱の結晶構造を示してある。
Zn
2+
S2は1辺の長さの立方体の単位格子の
各頂点と各面の中心(面心)を占める。
一方、亜鉛原子Znは各辺を2等分してできる8の小立方体の
中心を1つおきに占めている。
関亜鉛鉱の単位格子に含まれる
Zn2+の数は4個で、S2の数は4個である。

ページ10:

☆ZnS型イオン結晶
Zn^
2+
Sz
2m²は空間内に4個
S2は各頂点と各面上
1x8+
8
頂点
1x6
×6=4個
面上

ページ11:

C
陽イオンと陰イオンが規則正しく交互に並び、
イオン結合によって生じる固体をイオン結晶という。
塩化ナトリウムと塩化セシウムのイオン結晶は、
常温において結晶構造が異なる。
陽イオンの最も近くに存在する陰イオンの数を
(陽イオンに対する)陰イオンの配位数といい、
塩化物イオンのこの値は
塩化ナトリウムでは6,塩化セシウムでは8である。

ページ12:

☆陰イオンの配位数
NaCl型では、
Na+の周りにClが6個
CLの配位数は6
CsCl型では、
Cstの周りにClが8個
Clの配位数は
8
☆陽イオンの配位数
結晶では、同じ構造(単位格子)が繰り返されているので、
上図において、陰イオンと陽イオンを入れかえた構造も結晶中に現れる。
そのため、
となる。
(陽イオンの配位数)=(陰イオンの配位数)

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イオン化エネルギー・電子親和力
•
気体状態の原子から最外殻の電子を1個取り去って
1の陽イオンにするのに必要なエネルギーを第1イオン化エネルギーという。
同一周期の元素では、原子番号が大きいほど原子核の電荷が増え、
電子を束縛するので(第一)イオン化エネルギーが大きくなる傾向にある。
同族の元素では、周期が増えるほど
(第1)イオン化エネルギーは小さくなる。
•
下図は、原子番号1~20の元素のイオン化エネルギーと原子番号との関係を
示したものである。
イオン化エネルギー[kJ/mol]
イ 2500
a
d
2000
C
1500
1000
500
b
e
0
123456 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
原子番号
元素b.e.jはアルカリ金属元素に属し,bはLiveはNa.jはKである。
これらの原子は価電子を1個もっており、
価電子を放出して1個の陽イオンになりやすい。
元素a.d.iは希ガス元素に属し、aはHe,dはNe,iはArである。
これらの原子は価電子の数が0個であり、化学結合をつくりにくい。
元素chはハロゲン元素に属し、CF、んはclである。

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原子が1個の電子を受け入れて陰イオンになるときに
放出するエネルギーを電子親和力とよび、
その値は周期表の同一周期では17族で最も大きい。
また、それらの中でも塩素Clという元素で最大となる。