✨ 最佳解答 ✨
詳しく説明したいと思うので、初歩的な高校内容も含めて説明します。でも、なるべくわかりやすく説明するつもりなので、長くなりますが頑張って読んでもらえると嬉しいです。何回かに分けて確認しながら書くので、質問があればその都度コメントしてください。
まず、中2でやった原子番号1~20の元素は、周期表どおりに番号と場所を覚えてなければ頑張って覚えてください。これを覚えていないと話にならないからです。
ここから中3以降の内容です。
原子というのは、球が中心にあってその回りを電子という-の電気をもった小さい粒がビュンビュン飛び回っている構造になっています。その球のことを原子核といい、原子核には「陽子」という+の電気をもつものと、「中性子」という電気を帯びていないものを持っています。
原子は、全体としてみれば電気を持っていません。これは、陽子の数と電子の数が同じだからです。+の電気をもつ陽子が球の中に20個ある原子は、その回りを20個の電子が飛んでいて、全体でみれば電気は打ち消されます。この陽子=電子の数というのが、原子番号です。だから、さっきの例は原子番号20番カルシウムCaです。なお、中性子の数は原子の種類との関係はありません。同じ水素原子でも中性子の数が1のものとか、2のものとかいろいろあります。(参考: 高校内容なので覚えなくてもいいですが、こういう「同じ原子だけど中性子の数が違うもの」どうしを同位体といいます。)
ここまでわかりますか？
ここから少し説明が難しくなります。
さっき説明した原子のモデルについて、これからは原子核のまわりを自由飛び回っている電子は、電子殻という殻に入っていくんだと考えていきます。これが写真のようなイメージになります。ボーアという昔の偉いおっさんが考えたこの図では実際には3次元である原子のモデルをこのような2次元で考えています。写真では電子は6個なので原子番号６番の炭素原子の図です。
少し小さくて見辛いですが2枚目の写真を見てください。電子殻には名前があります。原子核に近い内側からK,L,M,N,...とアルファベット順に名前がついています。だから、炭素原子でいえば、K殻に2個、L殻に4個の電子配置であるといえます。
ここで、電子の配置にはルールがあります。まず、基本的に電子は内側から入っていきます。だから、原子番号1の水素原子のもつ1つの電子はLやMに入らず、K殻に存在しています。でも、各電子殻には収容できる電子数に限界があります。K殻は2つまでしか入れません。だから、例えば原子番号6番のCはまず、内側のK殻に2つ入り、そのつぎにL殻に4つ入ります。
L殻の収容数はMax8個です。したがって、原子番号11番のNaの電子配置は、まずKかくに2個、L殻に8個でM殻に1個となります。同じように考えれば17番の塩素はK(2)L(8)M(7)ですね。M殻にも収容数に限界があります。M殻もL殻と同じく8個が限界です。よって、例えば20番のカルシウムCaはK(2)L(8)M(8)N(2)ですね。
(実はM殻に関しては嘘をついています。本当の電子収容数は18個なんですけど、中学生の今は8個だと思っていてください。)
「はよイオンの話しろや」と思っていると思いますが、この電子の配置がわかればイオンは50%わかったも同然です。おそらく次で終わりますが、ここまでわかりますか？
なんとなく。
L殻の収容数は、Ma×8とありますが、
Ma とはなんですか？
同様に考えると、写真のような電子配置であることがわかります。周期表の一番左端の列に注目してください。ヘリウムHe,ネオンNe,アルゴンAr,クリプトンKr,キセノンXe,ラドンRnの18族元素をまとめて貴ガス(希ガス)元素といいます。これらはできたら覚えてください。(変な(He)姉ちゃん(Ne)ある(Ar)暗闇で(Kr)奇声(Xe)乱発(Rn))
この人たちは、とても安定な化学反応をおこしにくい元素です。難しいことを無視すれば、HeもNeもArもすべて一番外側の電子殻(最外殻)は収容できる数すべてを収容している、満席状態です。この状態のことを閉殻(へいかく)といい、この閉殻状態がすごく安定します。だから、どの元素も閉殻に憧れを持っていると考えられますね。
最外殻にある電子のことを最外殻電子といいます。貴ガスNeから原子番号を1つすすめたNaは、K殻に2、L殻に8、N殻に1の電子を持っているため、こいつの最外殻電子の数は1個です。こいつは、本来は閉殻になりたいんです。そうなれば、選択肢としてはあと7個電子をもらってArみたいにM殻を8個にするか、1個電子を投げてM殻を空にしてL殻8個のNeみたいになるかのどちらかです。エネルギー的に、1個もらったほうが少ないエネルギーでいいので、こっちを採用します。
復習ですが、原子番号11のNa原子は本来11個の陽子を原子核の中にもち、電子をまわりに11個まとっています。そんな中で、「Neみたいになりたいねん」と言って、電子を1個投げてしまえば、陽子11個で電子10個なので、全体として+1の電気を帯びます。(陽子1つと電子1つの電気の量の絶対値は等しい)
だから、こいつはもはやNaではなくNa^+、つまり1価の陽イオンであるナトリウムイオンであるということになります。
Mgも同様にすれば、2価の陽イオンMg^2+になります。
塩素ClはK(2)L(8)M(7)です。電子を7個ぶん投げるよりは1つもらったほうがいいですよね。だから、同じように電子を1つもらって1価の陰イオンCl^-になります。
どちらにしても、ポイントとなるのは「陽子は全くあげたりもらったりしねいない」ということです。陽イオンというと、陽子をもらったと思うかもしれませんが、上の説明どおり、そうではないですよね。ここがよく引っ掛けで狙われます。
水素イオンは1つ捨てても1つ投げてもどっちでもええやんと思うかもしれません。実際に、H+(水素イオン)もH-(水素化物イオン)も、どちらもありますが、電子をまとっていないまるで原子核だけの状態であるH-は不安定で、H+をしっかり覚えてください。教科書にいくつかイオンがのっています。基本は上のように考えられます。とはいえ、SO4^2-やOH-のような多原子イオン、Ag^+やCu^2+のような20番以降の原子のイオンは、頑張って覚えてもらわないといけません。ちなみに、大事なことだけど中学ではやらないので書いておきますが、金属イオンは原則すべて陽イオンです。陽イオンはH+と金属イオンと覚えておいてください。価数はがんばって覚えてください。
とても長くなってしまいましたが、基本原則はこれで終わりです。
ここがわからないと、化学は一生できません。正直、高校の化学基礎くらいのレベルのことも書いていますが、これらもまとめてしっかり覚えておくと絶対に役に立ちます。頑張ってください。質問があればコメントしてください。
最後まで説明してくださり
ありがとうございます。
頑張ります
詳しく説明していただいて
ありがとうございます。
ここまで、分かりました！