化学基礎

イオン結合について

投稿日:7月 4, 2020 更新日:

今回はイオン結合について解説していくにゃ。

組成式はしっかり覚える必要があるにゃ。

・イオン結合について?

 固体である塩化ナトリウム中では、多数のナトリウムイオンNaと塩化物イオンClがクーロン力(静電気的な引力)によって結合しています。このような陽イオンと陰イオンの静電気的な引力による結合をイオン結合といいます。一般には陽性の強い金属元素と、陰性の強い非金属結合との化合物はイオン結合を形成します。

・イオン結晶とは?

 構成粒子が規則正しく配列している固体を結晶といいます。そのうち陽イオンと陰イオンがイオン結合によって規則正しく配位した結合をイオン結晶といいます。

 イオン結晶は一般には融点が高くて硬い。強い力を加えると結晶の特定な面に沿って割れやすい性質です。この性質をへき開といいます。イオン結晶の固体は電気を通さないが水溶液にしたり融解したりすると電気を通します。これは融解や融解によってイオンが動き回れるようになるからです。

・組成式とは?

 イオンからなる物質を表現するには構成イオンの種類とその数の割合を最も簡単な整数比で示した組成式を使う。例えば水酸化銅は銅(Ⅱ)イオン(Cu2+)と水酸化物イオン(OH)が銅(Ⅱ)イオン(Cu2+):水酸化物イオン(OH)=1:2の割合で結合した化合物なので組成式はCu(OH)2と表される。組成式の書き方を仮に塩化マグネシウムで考えると

  1. 陽イオンを前に、陰イオンを後におく。
  2. 陽・陰イオンの数の比を考える。
  3. 求めた数を元素記号の右下へ置く。
  4. 求めた数の1は省略する。

 イオンからなる化合物の名称はイオン名から「物イオン」または「イオン」を除き、陰イオン、陽イオンの順に読んでいく。例えばCa(OH2)の名称は水酸化カルシウムと呼びます。

・イオン結晶の構造について?

 イオン結晶は陽イオンと陰イオンが交互に貴族正しく並んで配列しています。この配列を結晶格子といいます。結晶格子の最小の繰り返し単位を単位格子といいます。

単位格子が沢山つながったものが結晶格子だにゃ。

 塩化ナトリウムの単位格子に中に含まれる陽イオン、陰イオンの数はともに4個です。一方で塩化セシウムと陽イオン、陰イオンの数はともに1個です。単位格子に含まれるイオンの数は、イオン結晶の構造によって異なります。塩化ナトリウム(NaCl)ではNaから見て最も近いところに6個のClがあります。またClから見て最も近いところに6個のNaがあります。一方で塩化セシウム(CsCl)ではCsの周りに8個のClとClの周りに8個のCsがあります。結晶中のイオンや原子などの1個の粒子に注目してこの粒子から最も近い所にあるほかの粒子の数を配位数といいます。NaClの結晶の配位数は6、CsClの結晶の配位数は8個ななります。

上の図の青色の丸がセシウムイオンの時は緑色の丸は塩化物イオンになる。青色の丸が塩化物イオンの時は緑色の丸はセシウムイオンになるにゃ。だからどちらでもよくて配位数に着目すろのが大事だぞ。

・まとめ

  • イオン結合 陽イオンと陰イオンが静電気引力で引きつけ合った結合
  • イオン結晶 陽イオンと陰イオンがイオン結合で規則的に配列した結晶
  • 組成式 イオン結晶を構成する原子の数の比を最も簡単な整数比で表した数

・演習問題

それぞれの設問に答えよ

(1)イオン結晶の結合の種類は?(2)イオン結晶の構成粒子は?(3)イオン結晶の融点は高いor低い?(4)イオン結晶の硬さは硬いor低い?(5)イオン結晶の電気伝導性は固体と液体でどう違う?

イオン結晶の電気伝導性は固体と液体で違うにゃ。

解答(1)イオン結合(2)陽イオンと陰イオン(3)高い(4)硬い(5)固体はない、液体はある。

-化学基礎

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