NHK高校講座 化学基礎「イオンの形成〜失いやすい原子と受け取りやすい原子〜」 2014.07.02

(3人)こんにちは。
化学を楽しく勉強しちゃおうと思っているケミカルシスターズのリホです。
ナオです。
カナです。
さて今日は私が不思議に思っていた疑問が1つ解決できるそうです。
(ナオ)どんな事?化学の実験でやった事なんだけど真水は電気を通さないのに塩を少し混ぜると電気を通すようになるって事です。
私もお塩で不思議に思う事がある。
ん?何だろう。
普通は食塩って言うのにどうして理科の時間になると塩化ナトリウムって言うのかな?普通塩っていうと台所や食卓でおなじみの食塩の事なんだけど化学の世界では塩素とナトリウムが結び付いて出来た物質という事で塩化ナトリウムって言うんだよ。
実はこの食塩塩化ナトリウムには不思議がいっぱい詰まってるんです。
へえ〜。
どんな不思議だろう。
それじゃあ今日も頑張っていきましょう。
今日は「イオンの形成」です。
イ…イオン?はい。
食塩塩化ナトリウムの不思議はこのイオンと大いに関係があるんです。
そのイオンの秘密とは…。
ジャン。
イオンって原子と関係があるって事ですか?そうなんです。
今日はイオンの形成に迫ります。
はい。
それではケミストリーの世界に入りましょう。
は〜い。
は〜い。
ねえねえイオンと食塩ってどんな関係があるんだろう。
う〜ん何だろうね。
最初のコーナーは「イオンのでき方」です。
イオンって初めて聞く言葉だね。
うん。
カナちゃんイオンってどういうものなの?はい。
簡単に言うと…電荷を帯びた粒子?はい。
原子は種類によって「電子を失いやすい」か「電子を受け取りやすい」かどちらかの性質を持っているものが多いんです。
そして…ふ〜ん。
陽イオンと陰イオンね。
じゃあ…それではナトリウム原子と塩素原子でイオンのでき方を説明しましょう。
ナトリウム原子も塩素原子も原子の中にプラスの電荷を持った原子核とマイナスの電荷を持ったいくつかの電子があります。
でも原子全体では原子核を構成している陽子の数と電子の数が同じなので電気的に中性になっています。
ところがこちらのナトリウム原子は電子を1個失いやすいという性質を持っています。
リホちゃん電子を1個失うとどうなるかな。
電子を失うんだからマイナスのイオンになるんじゃない?いえそうじゃないんですよ。
マイナスの電子を失うんだからマイナスが減るでしょ?そうすると全体はプラスの電荷を持った陽イオンになるんですよ。
これをナトリウムイオンといいNaと表します。
一方こちらの塩素原子は1個の原子を受け取りやすいという性質を持っています。
電子を1個受け取ると…。
はい。
電子を受け取るんだから全体もマイナスになります。
はいそうです。
マイナスの電荷を帯びた陰イオンになります。
これを塩化物イオンといいClと表します。
例えば…原子番号11番のナトリウムにはもともとプラスの陽子が11個とマイナスの電子が11個あります。
最外殻の電子を8個にして安定になるためにはこの電子が1個多い。
そこでナトリウム原子は電子1個を失おうとします。
電子が1個減るとプラスの陽子が11個マイナスの電子が10個になりますね。
これがプラスの電荷が1個多い陽イオンのナトリウムイオンです。
一方原子番号17の塩素原子ではナトリウム原子の場合と逆でここに最外殻電子が1つ足りません。
そこで電子1個をもらって陰イオンの塩化物イオンになろうとするんです。
この2つのイオンはプラスとマイナスだからとっても結び付きやすいんです。
それがNaCl塩化ナトリウムなんです。
今日の最初のケミカルポイント!今度は「イオンを確かめる」です。
イオンってとっても小さいんでしょ?どうやって確かめるの?確かにそうだよね。
それでは実験を通してイオンの存在を確かめてみようと思います。
はい。
まずはリホちゃんが言っていた疑問。
真水と食塩水の違いです。
ビーカーには真水純水が入っています。
この純水に電気を通してみます。
それではやってみます。
やっぱりプロペラは回らないね。
うん。
真水には電流が流れないって事だね。
ではここに食塩を入れて食塩水にします。
おお〜。
今度はプロペラが回ったね。
食塩水には電流が流れるって事ですね。
そうカナちゃん私これが不思議だったんです。
はい。
それではこちらの図で説明しましょう。
食塩塩化ナトリウムはナトリウムイオンと塩化物イオンで出来ています。
その塩化ナトリウムを純水に溶かすとナトリウムイオンと塩化物イオンの結合が切れてそれぞれのイオンが水の中でバラバラに分かれます。
そしてこの塩化ナトリウム水溶液に電流を流すとナトリウムイオンはプラスの電荷を持っているのでマイナス極側に移動します。
一方塩化物イオンはマイナスの電荷を持っているのでプラス極側に移動します。
つまりイオンが移動するので電流が流れるんです。
そっか。
イオンがあるから電流が流れるんだ。
そのとおり。
一方食塩水では食塩塩化ナトリウムがイオンに分かれるので電流が流れるという訳なんです。
でもイオンが動いてるっていっても目には見えないよね。
確かにそうだね。
カナちゃん…それではもう一つ実験しちゃいましょう。
こちらのVTRを見て下さい。
イオンの動きをろ紙の上で観察しましょう。
電流が流れやすくなるように…ろ紙の真ん中に数滴の…塩化銅