教授は黒板に水分子を書いた。
H―O―H
「水分子では、酸素原子と水素原子が共有結合で結びついています」
ミナは言った。
「酸素が真ん中で、水素が二つ」
「はい」
教授はうなずいた。
レンが言った。
「酸素は水素より電子を引きつけやすいので、水分子には偏りができます」
ミナはすぐに言った。
「偏り？」
教授は黒板に書いた。
電子の偏り
＝ 分子の中で、電子が均等ではなく、どちらかに寄ること。
「水分子では、酸素のほうに電子がやや引き寄せられます。そのため、水分子には電気的な偏りができます」
ミナは言った。
「それが水の性質に関係するんですか」
「はい」
教授は答えた。
「水がいろいろな物質を溶かしやすいことや、水素結合にも関わります」
ミナはノートに書いた。
共有結合でも、電子の偏りが性質に影響する。
教授は黒板に大きく書いた。
共有結合
ミナは言った。
「電子を共有する結合、でしたよね」
「はい」
教授は答えた。
「共有結合では、原子どうしが電子を共有します」
黒板に書く。
H・ ＋ ・H
↓
H：H
「水素原子は、それぞれ電子を1個持っています。二つの水素原子がその電子を共有すると、水素分子H₂になります」
レンが言った。
「共有された電子対が、二つの原子を結びつける」
ミナは言った。
「電子を一緒に使って、つながるんですね」
「そのように考えるとよいです」
教授はうなずいた。
黒板に書く。
共有結合
原子どうしが電子を共有してできる結合。
ミナはノートに書いた。
共有結合は、電子を分け合う結合。
教授は前の章の言葉をもう一度書いた。
価電子
化学結合や反応に関わりやすい、外側の電子。
「結合を考えるとき、特に重要なのは外側の電子です」
ミナは言った。
「原子の外側にある電子が、ほかの原子と関係するんでしたね」
「はい」
教授はうなずいた。
「原子核に近い電子は、内側にしっかりあります。一方、外側の電子は、ほかの原子と関わりやすい」
レンが言った。
「だから周期表の同じ族は、外側の電子が似ていて、性質も似る」
「その通りです」
黒板に書く。
外側の電子
↓
結合
↓
物質の性質
ミナはノートに書いた。
結合を見るには、外側の電子を見る。
教授は黒板に、二つの原子を描いた。
A B
「原子は、いつも一つだけで安定しているとは限りません」
ミナは言った。
「一人でいるより、誰かと結びついたほうが安定なことがある？」
「はい」
教授はうなずいた。
「たとえば、水素原子Hは、一つだけでいるより、二つ結びついてH₂分子になるほうが安定です」
黒板に書く。
H ＋ H → H₂
レンが言った。
「酸素もO₂、窒素もN₂として存在することが多いですね」
教授はうなずいた。
「原子どうしが結びつくことで、全体として安定になる場合があります」
ミナはノートに書いた。
原子は、結びつくことで安定になることがある。
黒板には、前の章の最後に書かれた問いが残っていた。
原子は、なぜ結びつくのか。
ミナはその問いを見ながら言った。
「原子って、勝手にくっつくんですか」
教授は少し笑った。
「“勝手に”という言い方は面白いですね。ただ、原子どうしは条件が合えば結びつき、分子や結晶を作ります」
レンが言った。
「そのしくみが化学結合ですね」
教授は黒板に書いた。
化学結合
原子どうしを結びつけるしくみ。
ミナはノートに写した。
「でも、どうして結びつくんですか」
「鍵になるのは、前の章で見た電子です」
教授は、黒板の端に小さく書いた。
電子が、結合を作る。
教授は黒板に、新しい問いを書いた。
原子は、なぜ結びつくのか。
ミナは言った。
「次は結合ですね」
「はい」
教授はうなずいた。
「原子の中に電子があり、その外側の電子が化学的性質に関わることがわかりました。では、原子どうしが結びつくとは、電子がどう関わることなのでしょうか」
レンが言った。
「共有結合、イオン結合、金属結合ですね」
教授は答えた。
「次章では、化学結合を見ていきましょう」
ミナはノートの最後に、まとめを書いた。
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第11章のまとめ
原子は、中心の原子核とその周りの電子からできている。
元素の種類は陽子の数で決まり、元素の性質や反応性は主に外側の電子配置によって説明される。
教授は黒板に、これまでの言葉を並べた。
周期表
イオン
化学結合
酸化還元
電池
光の吸収
分析
「これらは、すべて電子と関係します」
ミナは少し驚いた。
「電子って、かなり中心なんですね」
「はい」
教授はうなずいた。
「原子核は元素の種類を決めます。しかし、物質がどう結びつき、どう反応し、どんな色を持ち、どんな電気的性質を示すかには、電子が深く関わります」
レンが言った。
「化学は電子の学問でもある、と言えますね」
「そう言ってよい面があります」
教授は答えた。
ミナはノートに書いた。
電子は、周期表・結合・反応をつなぐ鍵である。
