化学
高校生
解決済み

イオンについての質問です。
希ガスの電子配置が安定してるから同じ形をとるために最外殻に設置されてる電子を調整して希ガスと同じ安定した電子配置になろうとするというのはわかったのですが、1つの元素でイオンの価数が異なる2つのイオンがあるものがあるのがしっくり来ないです。

例えば銅CuにはCu+とCu2+の2つの陽イオンがあるじゃないですか?
確かにCu+は価電子が1匹だけ居るからさよならしたくなるのは分かるんですけど、1匹しか価電子がいないのに2匹もさよならしたら安定するはずの希ガスと同じ電子配置を通り越してしまう感じだと思うのでなんかちょっと違和感があります。

理屈で考えようとするのではなく、そういうものだと覚えてしまうのがいいのでしょうか?それとも僕の解釈などが間違ってるのでしょうか?

良ければ教えて欲しいです。

回答

✨ ベストアンサー ✨

カルシウムの電子配置はK2L8M8N2 となり最外殻の電子2個放出することで安定なカルシウムイオン(Cu2+)
になります。以降のスカンジウム〜銅は遷移金属であり、電子は空いているM殻へと入っていきます。そうすると銅はK2L8M17N2となりますがこのとき例外的にK2L8M18N1となります。(M殻に一つだけ空きがあるのが気持ち悪いイメージです。)よって最外殻が閉殻になるためにはNから電子一つなくなったCu+が考えられます。しかし実は最外殻のMに18 個電子がある状態とMに17個ある状態では後者の方が安定です(電子の反発による影響など、、、)よってCu2+の方が安定でありよく見る形は2価の陽イオンになってます。しかしこの2つの状態のエネルギーさは僅かなので周りの状況(熱によるエネルギー)によってはMに18個入ったCu+になることもあります。遷移金属はこのようにいくつかの酸化数を取ります。
高校で習う電子配置の説明(K殻、殻、、、)というのは簡略化した考えであり、実際はもっと複雑なため(大学範囲)遷移金属の場合この考えだと価数を説明できないです。(複雑な状況による影響を考慮していないため。)
化学では今までの理論だと説明できない例外が発生し、それを説明するためにさらに発展的な理論が用いられるという事がよく起こります。
こういう例外はまずそういうものだと飲み込んでおいて、必要になったら先の理論を勉強するのがいいです。ちなみに、その疑問を持つことは悪いことではない(むしろいいこと)です。教科書にも発展として軌道とエネルギーの事について書かれているのでチャレンジしてみるといいです。(今は理解出来なくても全然問題ないです。へぇーと思うぐらいでも十分です!)

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