イオン

[原子]

原子核(10^-15～14) + 電子(-)

[原子核]

陽子(+) + 中性子

[イオン]ion [ˈaɪɑːn]

原子や分子が電子を失ったり、獲得したりして、全体ととして電荷を帯びたもの

[陽イオン]cation [ˈkætˌaɪ‿ən]

電子が外れ易い原子/分子が、電子を失って+の電荷を帯びたもの

命名法:"---イオン"

H+, Li+, Na+, K+

Mg2+, Ca2+, Sr2+

Al3+

[陰イオン]anion [ˈænˌaɪ‿ən]

電子をほしがっている原子/分子が、電子を獲得して-の電荷を帯びたもの

命名法:"---化物イオン" / "-ide"

O2-, S2-

F-, Cl-, Br-, I-

[イオン式]

原子、分子の化学式の右上に電荷数を書いたもの

Na+,Cl-,Al3+

[希ガス]

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

原子で安定している

★空気

N2: 78%

O2: 21%

Ar: 0.9%

Co2: 0.03%

Ne: 0.002%

He: 0.0002%

Kr: 0.0001%

Xe: 0.00001%

[電解質]electrolyte

水に溶けるとその水溶液がイオン電導性を示す物質

(電離してイオンを生じている)

電解質の水溶液は電流が流れる

酸,塩基,塩

塩化ナトリウム(NaCl)

NaCl → Na+ + Cl-

塩化ナトリウム(NaCl), (Na+ + Cl-)

塩化水素(HCl) (H+ + Cl-)

※共有結合性の気体

塩化銅(CuCl2):緑黄色 (Cu2+ + Cl-)

水酸化ナトリウム(NaOH) (Na+ + OH-)

硫酸銅

[強電解質]

電離度が1に近い

ex.塩化ナトリウム,塩化水素,水酸化ナトリウム

[弱電解質]

電離度が1よりもずっと低い

ex.酢酸, アンモニア

[非電解質]nonelectrolyte

電離度が0(電離しない)

ex.砂糖, エタノール(エチルアルコール.酒精), 尿素

[電離]

電解質の物質が、水に溶けてイオンに分かれること

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[電気分解]

[電源装置]

陽極から電子を吸い上げ、陰極に電子を送り込んでいる

[陽極]

電源の+に接続している方

電子(-)が不足状態で、＋に帯電している

[陰極]

電源の-に接続している方

電子(-)が送り込まれて、－に帯電している

電離して、水のなかに陽イオンと陰イオンが漂っている

陰イオンが陽極に、陽イオンが陰極に引き寄せられる

・水

H2O → 2H+ + O-

2H2O → 2H2(陰極) + O2(陽極) (2:1)

・塩化水素

HCl → H+ + Cl-

2HCl → H2(陰極) + Cl2(陰極) (1:1) ※塩素は水に溶けやすいので目減りする

・塩化銅(緑黄色)

CuCl2 → Cu[2+] + 2Cl-

CuCl2 → Cu(陰極) + Cl2(陽極)

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[イオン化傾向]

HClやH2SO4に亜鉛などの金属を入れるとなぜ水素が発生するのか?

[電池](亜鉛と銅と塩酸)

塩酸がH+とCl-に電離している

そこにZn板とCu板を入れる

HもZnもCuも電子を捨てて陽イオンになりたい(周期表の左側)

↓

Zn→Zn[2+], Cu→Cu[2+]

↓

H,Zn,Cuの3者ともが陽イオンになる(電子を捨てたい)が、優先順位(イオン化傾向)がある(Zn>H>Cu)。

↓

優先順位が高いZnが電子を置いて(陽イオンになって)たくさん水に溶けていく(亜鉛板は溶ける)

↓

亜鉛板と銅板中の電子の数に差が出る(電位差が発生する)

亜鉛板:電子が多い(低電位、陰極)

銅板:電子が少ない(高電位、陽極)

???そもそもこの状態で、H+が亜鉛板にひきよせされて水素が発生しないのはなぜか?

↓

銅線でつなぐと電子は亜鉛板から銅板に流れる

★水溶液中の変化

亜鉛が溶けて、Zn[2+]が増え続け、陰イオンがあふれる。

亜鉛と水素では、亜鉛の方がイオン化傾向が高いので、水素が電子を受け取らなければならない。

↓

水素イオンは、イオン化傾向の大きい亜鉛板側には移動できにくくく、イオン化傾向の小さい銅板側に移動する(なぜ???)※電気とはなにか(室岡義弘)

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[イオン化列]ionization series

(陽イオンになる強さ、電子を失う強さ、左に行くほど電池の陰極になりやすい)※温度等の条件で多少入れ替わる

K Ca Na Mg Al Zn

Fe Ni Sb Pb <H> Cu

Hg Ag Pt Au

カリカルナーマグアルアエン

テツニースズナマ <スイソー> ドー

水銀ギンギンハッキンキン

金・銀・銅は塩酸に溶けない

陰イオンのイオン化傾向

F > Cl > Br > I

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[酸性とアルカリ性]

pH0:H+が多い(酸性)

pH14:H+が少ない(アルカリ性)

[酸性]

H+(水素イオン)が多い

pH:0～7

青リトマス紙→赤リトマス紙

BTB→黄色

金属(Mg,Fe,Zn)を溶かし、水素を発生させる

酸っぱい

ex.

塩酸(HCl),硫酸(H2SO4),硝酸(HNO3),酢酸(CH3COOH),炭酸水

[アルカリ性]

OH-(水酸化物イオン)が多い

pH:7～14

赤リトマス紙→青くする

BTB→青色

苦い

両性元素(Al,Zn,Sn,Pb、ああ、すんなり)を溶かす

→水素を発生する

ex.

石けん水

水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)水溶液[NaOH]

水酸化バリウム[Ba(OH)2]

石灰水[Ca(OH)2](水酸化カルシウムの水溶液)

[中性]

食塩水(間違えやすい)

pH:0

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[中和]

塩酸 + 水酸化ナトリウム → 塩化ナトリウムム(NaCl)

HCl → H+ + Cl-

NaOH → Na+ + OH-

塩:NaCl(塩化ナトリウム)

硫酸 + 水酸化バリウム → 硫酸バリウム(BaSO4:X線造影剤)

H2SO4 → 2H+ + (SO4)2-

Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-

塩:硫酸バリウム

※硫酸バリウムは水に溶けにくいので、沈殿する

※硫酸バリウムは水に溶けず、電気も通さない

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強アルカリ

NaOH, KOH, CA(OH)2, Ba(OH)2