中学生でもわかる結合の手の考え方!化学式もバッチリ理解できる!【中学化学】

結合の手

次は結合の手について学んでいきましょう!

前回の続きだね!

はい、今回は「分子をつくる物質・つくらない物質」で出てきた考え方である”結合の手”について詳しく解説した学習です。前回の学習を読んでいない人はコチラから読んだ方が理解が深まります♪

この話では「原子」のことか「分子」のことかが超絶大事だから○○原子、○○分子の違いに注目して学習してください。

結合の手を理解すれば、水の化学式がHOなのかH₂OなのかH₃Oなのかの区別ができたり、アンモニアの化学式がNH、NH₂、NH₃、NH₄のどれだったを1発でわかるようになるんです!

アンモニアいつも迷ってるぅ

そうでしょう!化学式の謎を理解するのに役立つから難しいですがイメージだけでもつかんでおきましょう!

まず最初にイメージして欲しいことがあって、原子には「手」があると考えてください!

無理!!

無理と思わないで、イメージしてください!水素原子に手が生えている様子を!!

そして水素原子が持っている手は「1本」しかありません!!

まさかの1本!!

はい、水素は1本だけど酸素は2本の手を持っています

原子によって数が違うのか

そうです、不思議ですね。

水素分子は「2個でペアをつくって空気中をフワフワしている」ことを覚えてますか?

水素は分子つくる物質だからだね

そうです。この時はそれぞれの原子が1本しかない手を繋いでペアになっているんです。

じゃあ水分子はどうでしょうか?水分子の手のつなぎ方を考えてみましょう!

まずは、それぞれの原子の手の数を確認しましょう。

Hが1本でOが2本ってさっき言ってた!

そうですね。この手がうまく組み合わさるように配置してみるとこんな風になります!

みんな手が繋がってる!

はい、大切なことは“手が余らないこと”です!

例えば水分子がH₃Oっていう勘違いは、手の繋がりを考えれば無くすことができるんです!

スゴイ!!

結合の手が分かれば化学式が覚えられるZE!

じゃあアンモニア分子の手を考えてみましょう!

Hは手が1本だけどNはわかんないよ!

その通り!よく気が付きました!でも少しずつ考えたらNの手の数もわかるんです!

その秘策を学んでいきましょう!

なんかすごそう!!

アンモニアの化学式を覚えていますか?

忘れた!!

忘れちゃった人は中学校で絶対に覚えるべきこの化学式たちはぜひ覚えてください!

もちろん1度じゃ覚えられないから何度も書いて声に出して覚えてね♪

さて、表を見るとアンモニアの化学式は何かな?

NH₃!

その通り!ってことはNが1つとHが3つあるってことだね!

これらを組み合わせてアンモニア分子がどんな風に手を繋いでいて、どんな形なのかを考えてみよう!

ヒント

水素原子は手が1本

これはどう?

なるほどね、考え方はいいけど残念っ!

このモデルだと、2つに分かれちゃっているから1つの分子じゃなくなっちゃってるんだ。

そっか、1つのかたまりになってないといけないんだ

そういうこと、じゃあ1つのかたまり(分子)になるためにはどうすればいいかな?

こうだ!

大正解!!

Nは手が3本あるね

モデルを考えることができれば、原子の手の数を知ることができますね!

モデル図を考える時はいろいろ試してみよう!

今回は最初に「水素原子の手は1本」っていうヒントしかなかったけど、「窒素原子の手が3本」ということが化学式からわかったね!

もう少しいろいろな原子の手の本数を考えてみましょう。

例えば、HCl(塩酸)は水素原子(H)1つと塩素原子(Cl)1つがくっついているからモデル図を書くと絶対こうなりますね!

ってことはClの手の本数は何本?

1本!!

その通り!

じゃあカルシウム(Ca)の手の本数を調べるためにCuCl₂(塩化カルシウム)の手のつなぎ方を考えてみましょう。

Clは1本を使うんだね!

そう!Clの手は1本だからCuCl₂をつくるためには、こうやって手を繋がないとダメですね。

このモデル図からCuの手の本数は何本?

2本!

なんだか連鎖的にわかってきて楽しい!

だよね。化学の勉強はすればするほどいろいろなことが繋がって楽しくなっていきます!

化学式を知っていれば知っているだけ、手の本数を知らなかった原子の手の本数を知れてどんどん理解できるようになっていきますよ!

スゴイ!!

結合の手の調べ方

でも、いちいちいろんな化学式モデルを考えるのは大変!

確かにそうですね。

モデルを考えるのは、簡単な化学式から手の本数を調べることができるけど、複雑だったり、数パターンのモデルができる時には使うことができないんです。

モデルが数パターンって?

例えば、二酸化炭素(CO₂)のモデル図を考えてみましょう。

まず酸素(O)の手の本数は2本だったね。この条件に当てはまるようにCO₂のモデルを書いてみると、この2パターンを書くことができます。

確かにCが1個Oが2個で手が2本だ

モデル図は1パターンとは限らない!

こういう時はCの手の本数が2本なのか4本なのかわかんないよね。

だから周期表を使って調べるんです!

また周期表!

はい、周期表はすごいんだ~

どうやってみるかだけど、周期表は1~18族までの縦の並びがあったね。

同じ性質を持った仲間だね

そうです。よく覚えていない人はコチラの学習も読んでください♪

遷移元素は例外だから今回の話には出てこないんだけど、それ以外の原子を並べるとなんと結合の手の数の順番になっているんだね!

??

つまり一番左の1族(水素、ナトリウムなど)は結合の手が1本、その隣の2族(カルシウムなど)は結合の手が2本ってなっているんだ。

逆側もそうで、18族は手が0本17族は手が1本16族は手が2本って感じになっています。

確かに今回出てきた原子の手の数がピッタリだ!

周期表すごすぎるね!!

18族の貴ガスは単体で安定(単原子分子をつくる)から結合の手は持っていません。要するに手を繋いだりせんから一人ぼっちで満足して化学反応しにくいってことです。
この繋がりはかなり面白いです。
あと、遷移元素は手の本数が繋ぐ相手によって2本だったり3本だったりわけわからんから深く考えず、化学式を覚える方がいいです。これはマジむずい話。

じゃあCO₂の正しいモデル図を考えるとどっちになりますか?

Cの手は4本だから右!

大正解!周期表からCの手の本数を考えてもいいし、メタン(CH₄)のモデルを書いて考えてもOKです!

問題を解いていくうちにだんだんと分かってくるはずです!

中2中2化学化学
プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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