イオン結合

12月 04, 2018

イオン結合

イオンって？

早速ですが、お手元に周期表をご用意下さい。

この一番右端の列、
第18族に属する原子を希ガスといいます。

この希ガスの特徴は「安定している」こと。

こうなってしまったら、もう動きたくないですよね。
テレビのリモコンすら、「ちょっと取って～」ってなもんです。

私たちがこの状態になりたがるように、
元素たちもこの状態になりたがります。

そう、
みんな安定したがるんです。

実はこれ、全ての化学反応にあてはまる重要なキーワードですので、
ぜひ覚えていて下さい。

さて、原子たちはどうすれば安定することができるのでしょうか。
それには電子の配置を見る必要があります。

電子配置

（引用：裳華房「有機反応機構（改訂版）」

この図では、○が軌道、↑が電子を表しています。

※以下、この図の説明がちょっと長くなります。
とりあえず電子の数だけわかればいいやって人は、
記事の下の方までワープして下さいね。

前回の記事で、
電子はエネルギー準位の低い軌道から順に入ることを説明しました。

（引用：JohnMcMurry著「マクマリー　有機化学概説」）

電子は、他にもいくつかの約束事に従って軌道に入ります。

①パウリの排他原理

電子は自転しており、
右回りに自転している電子（アップスピン）を↑、
左回りに自転している電子（ダウンスピン）を↓で表します。

電子は1つの軌道（○）に2個までしか入らず、
互いにその自転方向を逆にしなくてはいけません。
これをパウリの排他原理といいます。

②フントの規則

2つの電子が、2つ以上の同じエネルギー準位にある軌道（○）に入るときは、
スピンを同方向にして異なる軌道（○）に入るようになっています。
BからNeの2ｐ軌道のところを見て頂くとよく分かると思います。
これをフントの規則といいます。

これらの約束事に従って電子配置を作ったものが
こちらの図になります。

（引用：裳華房「有機反応機構（改訂版）」

以上、図の説明でした。

さて、上の図にて、希ガスであるHe、Ne、Arをご覧下さい。
Heは1ｓまで、
Neは2ｐまで、
Arは3ｐまでの○が全て↑↓で満たされています。

みんなこの状態になりたがっていることを思い出して下さい。

ここでNeとNaを見ると、

電子を11個持つNaは、
電子を１つ手放すとNeと同じ電子配置になることができます。

手放してみると、

陽子11個＞電子10個

になり、正（+）の電荷を帯びた陽子が多くなります。
すると、全体として＋の電荷を帯びるため、

NaはNa⁺（ナトリウムイオン）になります。

ちなみにNaの隣、Mgは電子を2個手放すと安定しますので、Mg²⁺となります。

このように正の電荷を帯びた原子のことを陽イオンと言います。

次にClとArを見てみましょう。

電子を17個持つClはArに比べて電子が１つ足りないので、
誰かから電子を１つもらうと、Neと同じ電子配置になることができます。

電子をもらうと、

陽子17個＜電子18個

となり、負（-）の電荷を帯びている電子の方が多くなります。
すると、全体として-の電荷を帯びるため、

ClはCl^-（塩化物イオン）になります。

Clの隣、Sは電子を2個もらうと安定するので、S^2-となります。

このように負の電荷を帯びた原子のことを陰イオンといいます。