【中学理科】イオンのでき方 原子の電子の授受

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中学3年で学習する化学分野は「化学変化と原子・イオン」になります。高校化学に直結する非常に大切な分野になります。今日はイオンを勉強するうえで基礎となる「原子とイオンの違い」をマスターしましょう。

原子のつくり

中学2年生で原子について少し学習しました。簡単に復習すると、原子とは、物質をつくっている最小の粒で、それ以上分解できない粒でした。この原子が何個か結びつくことで分子などができていましたよね。

今日は、原子のつくりをもっと詳しくみていきます。原子を構成する粒子の名前と、それぞれの数の関係を覚えましょう。

原子

上の図は原子を拡大してみたものです。原子の中心には原子核というつくりがあり、原子核の中には+の電気を帯びた陽子電気を帯びていない中性子が入っています。

そして、その原子核のまわりを-の電気を帯びた電子という粒子が回っています。

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原子番号

原子核の中にある陽子の数で原子の種類が決まります。ですので陽子の数を原子番号といい、原子一つ一つに番号が付けられています。

原子番号 原子 陽子の数
1   H 水素 1個
2   He ヘリウム 2個
3   Li リチウム 3個
4   Be ベリリウム 4個
5   B ホウ素 5個
6   C 炭素 6個
7   N 窒素 7個
8   O 酸素 8個
9   F フッ素 9個

陽子の数と電子の数

原子では、必ず、陽子の数と電子の数が同じになっています。プラスの電気を帯びた陽子の数と、マイナスの電気を帯びた電子の数が同じですので、原子全体としては電気を帯びていない状態になります。

この電気を帯びていない状態を「電気的に中性」と言ったりもします。この電気を帯びたいない状態からバランスが崩れ、電気を帯びてしまうと原子ではなくイオンと名称が変わります。

原子のポイント❶陽子は+の電気を帯びている。
❷電子は-の電気を帯びている。
❸中性子は電気を帯びていない。
❹原子全体でみると陽子の数と電子の数が等しいので、原子は電気的に中性である。

イオンとは?

原子は陽子(+)の数と電子(-)の数が等しく電気的に中性でしたが、電子を失ったり、電子を受けとったりすると、+や-の電気を帯びます。電気を帯びると原子とはいわずにイオンとよばれる粒になります。

  • イオン…原子が電気を帯びたもの。

原子とイオン

陽イオン

イオンの中でも+の電気を帯びたイオンを陽イオンといいます。陽イオンができるには、原子が電子を失うことが必要です。

原子→陽イオン電子⊖

例としてナトリウム原子が陽イオンのナトリウムイオンになる様子をイオン式や化学式で表してみました。

Na→Na++e(eは電子)
ナトリウム原子→ナトリウムイオン電子

陽イオンの価数

  • 1価の陽イオン
    原子が電子を1つ失い、電子よりも陽子が1つ多い状態になったもの。
    例)H⁺ Na⁺
  • 2価の陽イオン
    原子が電子を2つ失い、電子よりも陽子が2つ多い状態になったもの。
    例)Ca²⁺ Cu²⁺
  • 3価の陽イオン
    原子が電子を3つ失い、電子よりも陽子が3つ多い状態になったもの。
    例)Al³⁺

陰イオン

イオンの中でも-の電気を帯びたイオンを陰イオンといいます。陰イオンは原子が電子を受けとり、電子が陽子よりも多くなることでできます。

原子+電子⊖陰イオン

例として塩素原子が陰イオンの塩化物イオンになる様子をイオン式や化学式で表すと次のようになります。

Cl+eCl⁻
塩素原子+電子塩化物イオン

陰イオンの価数

  • 1価の陰イオン
    原子が電子を1つ受けとり、陽子よりも電子が1つ多い状態になったもの。
    例)Cl⁻ OH⁻
  • 2価の陰イオン
    原子が電子を2つ受けとり、陽子よりも電子が2つ多い状態になったもの。
    例)O²⁻ SO₄²⁻
  • 3価の陰イオン
    原子が電子を3つ受けとり、陽子よりも電子が3つ多い状態になったもの。
    例)PO₄³⁻
イオンのでき方ポイント!❶原子が電子を失い、+の電気を帯びると陽イオンになる。
❷原子が電子を受けとり、-の電気を帯びると陰イオンになる。

原子とイオンの練習問題

  1. 原子の中心にあり+の電気を帯びたものを何というか。
  2. 1の周りを飛んでいる-の電気を帯びた小さな粒子を何というか。
  3. 1の中にある+の電気を帯びた粒子を何というか。
  4. 1の中にあり、電気を帯びていない粒子を何というか。
  5. 原子全体では電気を帯びているか。
  6. 陽子の数と電子の数はどうなっているか。
  7. 原子が電気を帯びたものを何というか。
  8. 原子が電子を失うと何という粒子ができるか。
  9. 原子が電子を受けとると何という粒子ができるか。
  10. ナトリウムイオンのイオン式をかけ。
  11. 塩素原子が電子を失うと何というイオンができるか。名称とイオン式をかけ。

原子とイオンの練習問題 解答

  1. 原子核
  2. 電子
  3. 陽子
  4. 中性子
  5. 帯びていない。
  6. 等しくなっている。
  7. イオン
  8. 陽イオン
  9. 陰イオン
  10. Na+
  11. 塩化物イオン、Cl-

原子とイオンの入試レベル問題に挑戦

原子がどのようにしてイオンになるのかを問う問題です。具体的な原子が出され、そのイオンの陽子や電子の個数を問う問題もよく見られます。イオンのでき方をしっかりマスターしておかないと解けない問題になっています。

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