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- ex 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 ----------------------------- [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) ------------------------------------------------------------ [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) ------------------------------------------------------------ [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 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 ------------------------------------------------------------ [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 ------------------------------------------------------------ [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 ------------------------------------------------------------ 強アルカリ NaOH, KOH, CA(OH)2, Ba(OH)2