【宇宙人と学ぶ乙4解説:化学第1-2回】周期表の族と結合【周期表の族、結合、最外殻電子】

前回勉強した内容は覚えていますか？

10割覚えててください。簡単に前回の内容をおさらいしましょう。

周期表の同じ縦列の原子は似た性質を持ってる原子である可能性が高いという話がありました。

その中でヘリウム、ネオン、アルゴンという3つの原子に触れましたね？

よく覚えていますね。一番右側の列、『希ガス』と呼ばれる原子の特徴です。

では、何故同じ縦列の原子には、同じ性質の原子が多いのでしょうか。

というのが、前回未解決だった疑問でしたね

そうです。これを説明するには、結合と最外殻電子について理解する必要があります

いえ、そんな事はありません。

まず最外殻電子についてですが、これは単に1番外側の層の電子の数だと思ってください

はい。例えば、原子番号8番の酸素であれば、右から6番目の列なので、最外殻電子は6個です。

続いて、結合についてです。

この世の全ての物質は原子でできているのは、言うまでもありませんよね？

結合というのは、原子同士が結びついて合体するみたいなイメージです。

…

おかしいですよね？

プラスとマイナスは引き寄せ合い、プラス同士、マイナス同士では反発する。

はい、復唱してください。

はいじゃあ、試しに原子を2つ並べて結合させてみましょう。

はい、マイナス同士は？

間違ってないです。

という事で、次は共有結合とイオン結合と題しまして、

結合について詳しく見ていきましょう

の前に、1つ覚えておいて欲しい事があります

最外殻電子は8個、つまり満杯まで詰まっている状態が最も安定しているという事です。

その通りです。

とりあえず、こちらを見てください

正解です。さて、前述の通り、最外殻電子は0個が最も安定しています

なので、この余ってる電子がどうにも邪魔になります。そこで、このナトリウムは思うわけです

ああ、自分とは逆に電子が足りない原子がいれば、この余ってる電子をあげられるのにな〜

どこかに最外殻電子があと１個で満杯になる原子いないかな〜

おや、偶然こんな所に原子番号17番の塩素がいますね。

しかも、塩素の最外殻電子は7個。ちょうど電子があと1個あれば、層が満杯になります

という事で、ナトリウムの余ってる電子を、塩素にあげちゃいましょう

これでナトリウムも塩素も、最外殻電子が0個になりましたね。

では姉さん、ここで2つの原子の電荷を見てみましょう

はい、つまり電荷の偏りが発生してしまいますね

ナトリウムは電子(マイナス)が減っているのでプラスに偏っています

塩素はマイナスが増えているのでマイナスに偏っています

つまり、わかりやすくするとこういうことですね

ところで姉さん、プラスとマイナスは？

はい、これがイオン結合ですね

さて続いて、共有結合についてです。例として、2つの酸素が出会ったパターンで考えてみましょう。

酸素は原子番号8番で、最外殻電子は6個で、電子が2個足りない原子でしたね

その通りです。下の画像のように足りない同士で１個ずつ電子を出し合って、空いてる部分を埋めます

それは単純に酸素が不安定な原子だからです。つまり、どうしてもあと2個電子が欲しいのです。

イメージとしては、めっちゃ電子が欲しい2つの酸素が出会って、電子を奪おうとお互いに引き寄せ合います

その結果、2つの酸素が合体してしまったという感じでしょうか

いえ、同じ酸素同士なので合体♂♂ですね。

どっから出てきたんですか、そのギャラクシーは。

それはともかく、イオン結合と共有結合については理解できましたね？

10割理解してください。

さて、第1回の原子と周期表も残すところ僅かです

次は遂に、原子に周期的な性質が表れる理由を解説します。

と言っても、もうほとんど答えは出ていますよね。

原子に現れる周期性は最外殻電子数によるものです

先程の結合の話ですが、イオン結合は電子が欲しい原子と、余ってる電子による結合でした

まあ、実はできるたりする場合もあるんですが、それはまた後々やります。

ともあれ、どのような原子と結合しやすいか、というのは最外殻電子に依存しているという事です

つまり、最外殻電子の数が同じであれば、同じ原子と反応しやすいという事になります。

これが、原子に周期性の正体です

100点満点です

という事で、全ての疑問が解決しましたね。

最後に族について簡単に説明してまとめに移りましょう。

違います。一言で言うと、周期表で同じ縦列の原子、つまり似た性質の持つ原子にまとめて名前を付けたものです。

度々名前の出ていた『希ガス』というのも、この族の1つです

希ガスが安定しているのは、最外殻電子が満杯なので、他の原子と反応しにくいからですね。

まあ、例外は除くという但し書きは必要ですが問題ありません。

希ガス以外にも幾つか覚えておいて欲しい族があります

こればっかりは仕方ないです。でも、希ガスを除けば3種類だけですので。

何様ですか。まあ、暗記は法令で嫌という程してもらいますので

ではまずは、希ガスの隣の列『ハロゲン』です。

電子があと1個で満杯になるので、他の原子から電子を奪いやすいという性質があります。

消化剤なんかに使われたりします

続いて真反対、一番左側の列は『アルカリ金属』です。ただし、水素は除きます

まあ、水素は金属じゃないので。あと、辞書の角で殴りますね

そうですね。アルカリ金属はハロゲンと逆に原子が1つ余ってるので、電子を押し付けようとする性質があります

あと、どうでもいいですが、水に入れると爆発します

最後はその右隣、左から2列目の『アルカリ土類金属』です。

同様に電子が余ってるので、押し付けようします。

ざっくり言うと、酸素と結合した際に、土に似た性質を示すからです。

はい、以上の『希ガス』『ハロゲン』『アルカリ金属』『アルカリ土類金属』が覚えて欲しい族です。

ちなみに、別に呼び方として、『18族元素』『17族元素』『1族元素』『2族元素』と表現する場合もあります。これは左から何列目での呼び方ですね

という事で、乙4解説第1回はこれで終了となります。姉さん、どうでしたか？理解できましたか？

完璧みたいですね。次の第2回はおそらく多分きっと『物質の三態』か『電気と静電気の違い』か『金属結合』か『熱の正体』のどれかをやると思います

あと最後に、前回と今回の解説のまとめを載せておきますね