なんとなくわかる高校化学

イオンの電子配置

【まとめ】イオンは安定な元素である希ガスと同じ電子配置をとり、14,18族元素はイオンにならない

このひとつ前のページで各元素は電子を得る、または電子を失って電荷を帯びるとイオンになると書きました。

ここでは各元素がどのようにして陽イオン、陰イオンになると決まるかを説明したいと思います。

陽イオン、陰イオンへのなりやすさ  

前のページで1,2,13族の元素は陽イオンになりやすく、15-17族の元素は陰イオンと書いたのですが、元素がイオンになる時はその元素と最も近くにいる希ガス元素と同じ電子配置になるという性質があります。

というのも、希ガスは非常に安定なため、各元素は安定な電子配置(希ガスと同じ電子配置)になろうとするのです

下の図を見てもらいたいのですが、例えば、2族元素(例ではBe)が希ガスと同じ電子配置になるために、価電子2個を失って陽イオンになる方法と電子を6個得て陰イオンになる方法があるのですが、電子を2個捨てた方が簡単に希ガス(ヘリウム)の電子配置になれるのです。

※原子にとって1つの電子を捨てるのも、得るのも同じくらいの大変さだと考えてください。
なので、6個もらうよりも2個捨てた方が楽という感じです。

ベリリウムのイオン化

電子のことを英語でelectronというため、電子を表すときは頭文字のeをとって「e-」と書きます。

そのため、1,2,13族元素は電子を得るのでなく、電子を失って自分より原子番号が小さい希ガスと同じ電子配置になろうとします。



その一方で、16族元素の酸素は希ガスと同じ電子配置になるために、価電子6個を失って陽イオンになる方法と電子を2個得て陰イオンになる方法が考えられますが、電子を2個得た方が簡単に希ガスの電子配置になれるため、電子を得て希ガス(ネオン)と同じ電子配置になります。

酸素のイオン化

このため、15,16,17族元素は電子を失うのでなく、電子を得て自分より原子番号が大きい希ガスと同じ電子配置になろうとします。



それではここに出てきていない14族元素はどうなるのかというと、これらの元素は基本的にイオンにはなりません。というのも4つもの電子を得るのも失うのも大きなエネルギーが必要になるため、原子は電子を4つも得たり、失ったりすることはできないのです。

※14族の元素がイオンにならないのと同じように、B3+やN3-などは3つの電子を失う/得るのに必要なエネルギーが多いため、生成しにくく、あまりテスト問題などでも出てくることはありません。

また、18族元素についても最外殻が電子でうまっていて、安定なためイオンになりません。

ここで高校化学で使う原子番号20までの元素がイオンになった時の電子配置を書いておくのでよかったら確認してみてくださいね。

高校化学で良く使う元素のイオン


まとめると、イオンは安定な元素である希ガスと同じ電子配置をとり、14,18族元素はイオンにならない

読んでくれてありがとう!!