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原子の構造・電子配置・化学結合・物質量・化学反応式
原子
- 原子は、原子核と電子からなっている。
- 原子核は+の電荷を持つ陽子と電荷を持たない中性子からなる。
- 陽子の数が原子番号となる。陽子の数と中性子の数の和が質量数となる。
- 電子の質量は、陽子・中性子の1800分の1。
つまり、陽子や中性子と電子では1.5リットル入りペットボトルと1円玉くらいの重さの差がある。
- 原子核の大きさ(半径)は原子の103〜104分の1。
こちらはドーム球場とビー球くらいの差がある。
つまり原子の重さはほとんど原子核が、大きさは電子(雲)が担っているってことね。
同位体・同素体
- 同位体は原子番号が同じで質量数が違うもの。
つまり中性子の数が違う。物理的性質は同じ場合が多い。Hなどでは重さに影響。
自然に原子核崩壊を起こす元素を放射性同位元素という。(質量数3の水素・質量数14の炭素など)
- 同素体は同じ元素の単体で性質の異なるもの。(硫黄、炭素、酸素、リンなどが有名。このくらいは押さえておこう)
周期表・電子配置
- 最外電子核が周期に対応(K殻が第1周期 L殻が第2周期以下同様)
- 典型元素の族番号の1の位は荷電子数に一致する。ただし希ガスだけは例外で0となる。
(最外殻電子数はヘリウム以外は8、ヘリウムは2だよ)
- こんな風に書くとまるで電子が原子核の周りを球を描いて飛んでいるように感じるかもしれません。
でも実際は、飛びまわる軌道が存在するわけではなく、電子の存在する点を調べて空間上に描くと軌道のようになるってだけです。
(英語ではこれを『オービタル』といって、『軌道のようなもの』という意味になるそうです)
イオンの半径
- 同族元素のイオンは電子数が多い(周期表下)ほど大きい。
- 同じ電子配置をしているイオンは原子番号が大きいほど小さい。
何でかというと、同じ電子配置の場合、イオンの大きさを担ってる電子の数は同じなんだけど、
そいつらを引っ張って小さくしようとしている原子核の陽子の数が違うから。
当然、大きな電荷をもっているほど強く電子を引き付けるから、半径が小さくなっちゃうの。
- 結構難しい。しっかり押さえておこう。国公立、医大では必須。
第1イオン化エネルギー・電気陰性度・電気親和力
- (第一)イオン化エネルギーは原子から電子1個を取り去るのに必要なエネルギー。
小さいほど陽イオンになりやすい。周期表左下が小さく右上が大きい。
- 電気陰性度は共有結合に使われる電子(共有電子対)をひきつける力を数値化したもの。
希ガスでは定義されずそれ以外では周期表右下が小さく左上が大きい。
高校では最大のフッ素を4.0と決めて、他は相対値で示すみたいね。
- 電気親和力は原子が電子1個を取り込んで陰イオンになるときに放出されるエネルギー。陰イオンになりやすいものほど大きい。
あんまり出題されないけど・・・覚えとくといいかも。
- 大学で電気陰性度というと、『(イオン化エネルギー)+(電気親和力)に定数をかけたもの』をよく使う。
数値的なほうがわかりやすいかもね・・・
イオン結合
- 陽イオンと陰イオンが静電気力で結合したもの。
プラスの電気(正電荷)を持ったものととマイナスの電気(負電荷)をもったものはくっつく。そんなけ。
- 硬くてもろいものが多い。融点沸点は高い。
- 固体では電気を通さないが、融解したり水に溶かせば(溶ければ)電気を通す。(融解塩電解、電気分解)
共有結合
- 原子がお互いに電子を出し合って共有電子対をつくる結合。
そのため電子はお互いに束縛されていて自由に動くことは出来ないのが普通です。
- 共有結合性結晶は多数の原子が共有結合により集まったもの。塊1つは1つの分子。(ダイアモンドは塊で1分子)
- 硬くて丈夫なものが多い。
- 融点沸点はきわめて高い。
- 一般に電気は通さない。しかし黒鉛は平面構造を作らない電子が自由に動けるので電気を通す。(詳しくは炭素で)
金属結合
- 金属原子の結合。それぞれの原子が荷電子を出し合い金属陽イオンを結びつける。
- 出し合った電子は自由に動けるので熱、電気を良く通す。
(ちなみに温度を下げるほど電気を通しやすくなる。これにより電気抵抗をなくすのが超伝導技術だよ。)
- 展性、延性がある。早い話叩くと伸びる。(金箔など)
- 普通常温で固体だけど・・・水銀みたいな例外もあるし・・・ナトリウム融点あんまり高くないしな・・・
結構融点に幅があるなあ・・・。
水素結合
- 共有電子対の偏りによって分子間に生じる結合。極性分子では多少なりとも生じる。
フッ化水素、水、アンモニアなどで顕著に生じ沸点、融点が異常に高くなる。

- 電気陰性度の高い原子ほど顕著だよ。(一応参考までに)
配位結合
- 分子、イオンからほかの陽イオンに非共有電子対が一方的に提供されて共有電子対となって生じる結合
- っとまあ教科書にはそう書いてあると思うけど何のことかよくわかんないよね。
さしあったてはオキソニウムイオンとアンモニウムイオンをおさえとこう。

- いったん配位結合した水素イオンはほかの水素と区別がつかなくなるよ。
- 高校の範囲ではこの2つなんだけど、配位結合は錯体の基礎となる重要なもの。詳しくは金属元素で取り上げます。
分子結晶
- 多数の分子が分子間力や水素結合によって集まった結晶のこと。
- 融点は低いものが多く、ものによっては昇華を起こす。(ドライアイス、ヨウ素、ナフタレンなど)
結合の強さ
- 共有結合>イオン結合
- 金属結合>水素結合>分子間力(ファンデルワールス力)
- 一般に粒子間の結合が強いほど融点、沸点は高くなる。
体心立方格子
- 1つの原子は8個の原子と隣接している。
- 単位格子内には2個の原子が含まれる。
面心立方格子
- 1つの原子は12個の原子と隣接している。
- 単位格子内には4個の原子が含まれる。
六法最密構造
- 1つの原子は12個の原子と隣接している。
- 単位格子内には2個の原子が含まれる。ちなみに教科書なんかにある六角柱は単位格子が3つ集まったものです。
イオン結晶格子
- 塩化ナトリウム型
- 陽イオン、陰イオンともに面心立方格子
- 1つのイオンは6個の異符号イオンと隣接。
- 単位格子内にはそれぞれのイオン4個が含まれる。
- NaCl,CaO,MgO,KI
- 塩化セシウム型
- 1つのイオンは8個の異符号イオンと隣接。
- 単位格子内にはそれぞれノイオン1個が含まれる。
- CsCl,RbCl,CsBr
- フッ化カルシウム型なんてのもあります。資料なんかで探してみてください。
- 格子は空間的イメージが重要。ほとんどは問題には格子がかいてあるのでその場でイメージ!暗記に頼るのはやめたほうが・・・。
原子量
- 中性子6個の炭素原子を12(端数なし)としたときの相対的な値を相対質量という。同位体ごとに異なる値を取る。
- 原子量は各元素ごとに同位体の相対質量に同位体の存在比をかけ平均したもの。
- (原子量)=(同位体の相対質量×存在率(%))の総和÷100
- 分子量、式量はその分子やイオンを構成している原子の原子量の総和になる。
アボガドロ数
- 質量数12の炭素12gに含まれる原子の数は6.02×1023個。これがアボガドロ数。
- 化学では分子、原子、イオンなどをアボガドロ数を単位にして扱うことが多い。
そこでアボガドロ数個の集まりを物質量としてmolであらわす。
- つまりある分子1molの質量はその分子量にgをつけたものになる。
化学反応式
- 化学反応式は化学式を用いて化学変化書き表した式。矢印の前後で原子の数と種類は一致する。
イオン反応式では電荷も一致させる。その際、電子が式に現れることがある。
とはいっても、電子は自分一人でうろうろしているわけにいかないんで、全体の反応では、出したやつがいればもらうやつもいることになる。
Fe2+→Fe3++e− e−が電子
MnO4−+5e−8H+→Mn2++4H2O
- 化学反応式に係数をつける問題では一番複雑なものを基準にするのが基本。
だけど酸化還元の絡んだ複雑な式では電子のやり取りに注目する方法も有効。
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