イオン化 傾向 ごろ。 イオン化傾向の大きい金属とその覚え方 / 化学 by 藤山不二雄

イオン化傾向(イオン化列)と反応性 金属の酸化還元

イオン化 傾向 ごろ

イオン半径とは イオン半径とは、 陽イオンや陰イオンを球形とみなしたときの半径のことです。 高校レベルでは、原子半径と同様に中心にある原子核から最外殻電子までのキョリと考えて良いです。 ポイントとなるのは、希ガスの電子配置ごとに考えることです。 イオン半径の同族での比較 同族の同じ価数のイオンでは,周期表で下のものほど半径は大きいです。 なぜなら周期表の下の方のイオンの方が、より外側に最外殻をもつので、半径が大きくなります。 電子配置が同じイオンの大きさの比較 電子配置が同じイオンの場合はどうでしょうか。 電子配置が同じとしても中心の原子核に含まれる陽子数は違います。 陽子数が多ければ多いほど、周りの電子を引き付けようとする引力が強くなります。 頻出の比較は以下の2パターンです。 Ne型電子配置を取るイオンの大きさの比較 まずはNe型電子配置を取るイオンの比較です。 しかし、中心にある原子核中に含まれる陽子数は異なります。 Ar型電子配置を取るイオンの大きさの比較 まずはAr型電子配置を取るイオンの比較です。 しかし、中心にある原子核中に含まれる陽子数は異なります。 しかし、現実には比べることが困難です。 そもそも半径の測定方法は、分子や結晶などの結合状態から測定する方法がメジャーです。 そうすると、イオンの場合はイオン結合から算出される半径であり、原子の場合は分子間力(ファンデルワールス力)から算出される半径であったりと、種類によって異なります。 すると、イオン結合とファンデルワールス力の結合力の大きさに差異がある以上、合理的な数値にはなりません(今回の場合、ファンデルワールス力がかなり弱いため、結合距離が長くなってしまい、希ガスの半径がイオン半径からすると異常に大きくなってしまいます)。 そのため、入試問題で出題しづらいのです。 イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度・原子半径・イオン半径について 根本的な考え方が同じである「イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度・原子半径・イオン半径」についての他記事は以下を参照ください。 まとめ 灘・甲陽在籍生100名を超え、東大京大国公立医学部合格者を多数輩出する学習塾「スタディ・コラボ」の化学科講師よりイオン半径の周期表での大小関係について解説を行いました。 しっかりと覚えておきましょう。

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イオン化傾向の覚え方:大きい順番の語呂合わせ

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2.炎色反応で色が変わるのはなぜ?原理を理解しよう 炎色反応では、物質と色さえ覚えてしまえば簡単な問題は解けますが、上位の大学を狙うのであればなぜこのような現象が起きるかを理解しておいた方が賢明です。 この章では、光、エネルギー、電子をキーワードにして、炎色反応の原理を、なるべく分かりやすく解説します。 例として、 NaCl (塩化ナトリウム)を挙げて、説明していきます。 NaCl は「 Na, ナトリウム」が金属元素です。 NaCl を加熱した場合は、黄色の炎色反応を示します。 このとき、原子や電子といった非常に小さな世界では、次のようなことが起きています。 炎で加熱すると、電子たちは加熱され、通常よりもエネルギーを持った状態になります。 すると、エネルギーを持った電子たちはもともといた場所から離れ、少し遠い位置に移動します。 (電子が電子軌道を移動するといいます) この状態を、 励起状態と呼びます。 励起状態の電子はエネルギーをたくさん持っているため非常に不安定な状態です。 そこで、エネルギー的に不安定な電子は、元の安定な状態に戻るため、このエネルギーを放出し、もともといた場所に戻ろうとします。 このとき、 放出されたエネルギーは光エネルギーとして放出されます。 光は波であり、粒子でもある、なんて言葉があったりします。 今回ここで説明するのは「波」の方の考え方です。 数式が苦手という方は、下記のように考えてください。 炎色反応で説明に使うのは光エネルギーと波長のみだからです。 この式が意味していることは、 光エネルギーの量が決まれば、その光の波長は決まるということです。 そして、この 光の波長が決定すると色も決定します。 すなわち、 「光エネルギーの量が決まれば炎色反応の色も決定する」ということです。 この事から、次のように考えます。 さて、このことを覚えた上で、話を元に戻します。 ナトリウムの電子はとても不安定な励起状態から、安定な基底状態に戻るために光エネルギーを 放出しました。 この放出する光エネルギーは、元素によって決まっています。 式に 元素ごとに決まった光エネルギーを代入すると、何色に反応するかが決定される、というわけです。 ナトリウムの場合、放出されたエネルギー量から、 色が黄色に見える 589nm という波長の光が放出され、黄色の炎になるという訳です。 この色の決定方法について、次の章で解説していきます。 3.炎色反応で元素ごとに色が決まっている理由 ナトリウム以外にも炎色反応を示す金属は多くあります。 そして、 どの金属に炎を当てた場合でも、電子がどれくらい励起するかというのは決まっているのです。 上記で説明したように、 励起状態と基底状態の差が光エネルギーになるので、炎色も金属元素ごとに決まります。 余談ですが、炎色反応と呼ばれるくらいなので、あくまでガスコンロやちょっと火力の強いバーナーの炎で加熱する程度の中での話です。 溶鉱炉のような 3000 度以上にもなる高温で加熱すると、色は黄色というよりも白色に近くなります。 (溶鉱炉の写真を見ると、大体黄色っぽいく見えますが、筆者が生で見たときは、目がちかちかするくらい光っていました。 ) 5.身の回りにある炎色反応の例 ここで、 身近にある炎色反応の例を、いくつか挙げていきます。 花火の色とりどりの色は、炎色反応を用いたものです。 硝酸ナトリウムや硝酸銅といった化合物を、火薬で爆発させて燃やします。 すると、炎色反応が起き、黄色や紅色に見える、というものです。 花火を見た時は、 「あぁ、 Sr の発光はきれいだな、あ、今銅が発光した!」などとしみじみ思いましょう。 味噌汁が吹き零れた時、ガスの炎の色は黄色に発光します。 これは、 お味噌に含まれる塩分(NaCl )のナトリウム塩が炎色反応によって黄色に発光しているからです。 これも、炎色反応を利用したもので、気化した Na をランプの中に封入しておき、電気を流すことでエネルギーを 与え、黄色に発光させているものです。 6.ちょっと踏み込んで~電子配置図と炎色反応~ さて、ここまでは、炎色反応について、高校や中学校の化学の教科書に記載される事項を中心に説明してきました。 しかし、ネット等で調べると すぐに検索に出てくる通り、実はこの説明は厳密には不足しています。 ただし、間違いではありません。 そこについて触れたいと思います。 中学・高校で習う電子配置図はウソ・ホント? 中学校や高校の理科では、電子配置図について、 中心に近い殻から順に2個、8個、…という風に電子が入り、最も遠い電子殻を最外殻電子と呼ぶという風に習います。 これは、 100 年以上前の研究ではホントでした。 しかし、その後の研究から、 電子が入る殻というのはもっと複雑で、軌道という考え方を 提案してやっと説明ができるということが解明されました。 軌道についての考え方は、進学校や化学に明るい先生が興味がある学生に 教えるくらいでしょうが、大学に入ると理系学生は恐らく勉強することになります。 決して難しいものではなく、今まであいまいに説明 されていたものがより論理的に説明されます。 気になる方は、「電子・軌道」などで調べればたくさんの情報が出てきますので、 見てみてください。 なぜ全ての金属は炎色反応を示さないのか? 結論から言えば、 「全ての金属は炎色反応を示すが、人間の目には違いが分からない」というのが結論です。 人間の目に見える光の範囲というものは、とてもとても狭い範囲です。 赤色から紫色くらいまでしか見えません。 でも実際には、もっとたくさんの色(人間には見えないので、色というと語弊があるかもしれませんが)があります。 そのため、人間が見える赤色から紫色に色づいてくれる、 主に1族2族金属が、炎色反応を示す、という風に習うのです。 炎色反応についてまとめ 炎色反応とは、金属を炎で加熱すると、金属の種類に応じて固有の炎色になる現象のことである。 炎色反応の原理は、金属が加熱されたことによって電子がいつも以上にエネルギーを持った状態になり、多くなった分のエネルギーを光エネルギーとして放出することで、金属ごとに決まった色が見えるというものである。

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イオン化傾向の大きい金属とその覚え方 / 化学 by 藤山不二雄

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無機化学ってホントにたくさん暗記すればいいだけ? 無機化学を苦手とする受験生に多いのが 「暗記事項が多くて覚えきれない」 「とにかく何もかも暗記すればいいんじゃないの?」 という声です。 確かに無機化学の分野は、理論化学の分野と比べると暗記色が強い分野であることは否めません。 しかし 全部暗記だけすれば点を取れるか?というと全くそうではありません。 ただでさえ覚えなければならないことが山積みの大学受験おいて、単純な暗記作業にのみ頼っていては絶対に点数は上がりませんし、安定しません。 しっかり覚えるべきところと、そうでないところとメリハリをつけて勉強しましょう。 それでは試験に頻出の教科書に記載のある、必須事項に絞って紹介していきます。 それ以外は、例外を除いて沈殿しない、という考え方で差し支えありません。 それでは、何項目かに分けて沈殿について勉強していきましょう。 【ゴロ合わせ】演歌の訛り(なまり)ギンギン 演歌(塩化物イオン)の訛り Pb ギンギン(Ag 沈殿の色はすべて 白色 両者を区別する方法は 加熱することで、 AgCl は変化しない PbCl 2 溶ける(無色溶液になる) ここは、AgClとPbCl 2の沈殿を判別する唯一の方法なので、絶対に押さえておきましょう。 硫酸イオン(SO 4 2-)で沈殿する金属イオン 硫酸イオンで沈殿する金属イオンのうち、覚えるべきは Ba 2 + バリウムイオン)、Ca 2 + カルシウムイオン)、Pb 2 +(鉛イオン)です。 【ゴロ合わせ】バカなりゅうさん バ Ba カ Ca な Pb りゅうさん(硫酸イオン) 沈殿の色はすべて 白色 3.炭酸イオン(CO 3 2-)による沈殿 炭酸イオンで沈殿する金属イオンは、硫酸イオンで沈殿する金属イオンと重複しています。 ここで扱うクロム酸イオンと金属イオンの沈殿は、カラフルですので印象に残りやすいかもしれません。 ここを苦手とする受験生はかなり多いでしょう。 だからこそ、 難関大学をはじめとする有名大学でも狙われやすい部分でもあります。 ここをしっかり固めておけば、試験本番で周りと差をつけることができます。 本題に入る前に、まずはイオン化傾向をおさらいしましょう。 上のように、有名なゴロと一緒に覚えた記憶があると思います。 このイオン化傾向の表を踏まえたうえで勉強すると効率が非常にあがります。 つまり、 基本的に硫化物イオンの沈殿は黒色 それ以外の色を呈する沈殿に気をつければ、より勉強がしやすいでしょう。 他に、硫化物イオンの沈殿で有名なのは、 MnS 中性・塩基性の溶液でのみ沈殿する は 淡桃色 CdS (溶液がどんなpHでも(酸性・中性・塩基性すべてにおいて)沈殿する)は 黄色 >> 6.塩基(水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水)によって沈殿するイオン 最後は、塩基(水酸化ナトリウム水溶液やアンモニア水)との反応によって生じる水酸化物の沈殿です。 一見、量が多いように感じますが、下の表を見つつ、ポイントを押さえれば分かりやすいのではないでしょうか? 【ポイント】特に 赤字に注目してください。 ・水酸化物の沈殿で例外は2つ。 ・水酸化物の沈殿は、基本的には 白色です。 下に挙げた例外のものを中心にしっかり覚えましょう。 過剰なNaOH溶液 を加えた場合 Al OH 3、 Zn OH 2 、Sn OH 2 、Pb OH 2の沈殿は 溶けます(無色透明の溶液になる)。 【ゴロ合わせ】ああすんなり溶ける あ Al あ Zn すん Sn なり Pb 溶ける 過剰なNH 3溶液 を加えた場合 Zn OH 2 、Cu OH 2 、Ag 2O の 沈殿はすべて溶けます。 加えて、それぞれの溶液の色は Zn OH 2 無色透明の溶液 Cu OH 2 深青色の溶液 Ag 2O 無色透明の溶液 基本的に、 過剰なNaOH溶液あるいは過剰なNH 3溶液を加えて、沈殿が溶けた後の溶液の色は、 無色透明です。 例外として、 Cu OH 2が溶けた後の溶液が 深青色と覚えましょう。 実際に出題される沈殿の問題 1~6までの知識がある程度身についたら実際の問題で知識を確認してみましょう。 冒頭でも述べた通り、無機化学の分野はどうしても暗記作業の時間が多くなってしまいます。 その際、問題演習に取り組むのを「全部の知識が完璧になってからやろう。 」と後回しにする受験生も多いと思います。 しかしここでは、 暗記事項が多い分野だからこそ、適度に問題演習を暗記作業の合間に組み込むことをおすすめします。 問題演習をすることで知識の整理につながり、何より間違った問題は印象に残りやすくなるので非常におすすめの勉強方法です それでは、何題か解いてみましょう。 ( 太字は問題を解く上でポイントになるヒントです。 この混合物に 過剰の水酸化ナトリウム水溶液を加えてろ過したとき、ろ紙上に残る 沈殿とその色、ろ液の色を答えよ。 沈殿A~Cの化学式とその色、ろ液Dに含まれる金属イオンの名称を答えよ。 ・酸性にして硫化水素 H 2S を通じ、生じた沈殿Aをろ過で取り出した。 その色は何色だったか覚えていたでしょうか? 答えは、 無色透明です。 本番で時間に追われていると、ついつい条件を見逃してしまうことがありますが、そうなってしまうと、最初からほとんど間違えてしまった、ということになりかねないので、くれぐれも問題文中の条件は見逃さないように。 このことから、沈殿Aは、 CuSとなり、沈殿の色は 黒色となります。 よって、生成する沈殿Bは Al OH 3で、沈殿の色は 白色となります。 よって生成する沈殿Cは CaCO 3で、沈殿の色は 白色となります。 >> さらに無機化学分野の演習したい人は? 無機化学の分野は、演習を積めば積むほど、解くスピードはもちろん、精度も上げることができます。 また、問題を通して教科書には記載されていないような発展的な新しい知識を身につけることができるでしょう。 オーバーワークにならないように気を付けるべきではありますが、コツコツとした演習の積み重ねがそのまま点数に還元される分野なので、積極的に問題演習をしましょう。 おススメの問題集は、 ・化学重要問題集 入試の標準~やや発展的なレベルの問題まで幅広く記載されています。 ・化学の新演習 入試の中でもかなりの難問が多く記載されています。 この問題集は、ややオーバーワークになってしまうという人が多い問題集なので、理系難関大志望者や難関学部志望者の中で、化学を得点源にしたい人が使うといいでしょう。 ・総合大学の過去問 総合大学の多くは、学部によらず理系であれば、すべて同じ問題を入試で解かせます。 裏を返せば、全受験生に対して全員が解けてほしい問題はもちろんのこと、周りと差別化をはかるためのやや難しい問題まで非常にバランスよく構成されています。 これらの大学の過去問演習をすることで、基本的な知識からやや発展的な内容までバランスよく鍛えることができます。 かなりおススメの方法なので、自分が使っている問題集をやり切ったという人は、是非チャレンジしてみてください。 特におススメの総合大学は、 北海道大学、東北大学です。 これらの大学は旧帝国大学ということもあり、毎年多くの受験生が志望校とする人気大学で、かつ入試において理系、文系の区分けがあるものの、学部によらず同じ入試問題を導入しています。 赤本などの解説も充実しているため、しっかりと復習もしやすくなっています。

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