物質の構成と化学結合(知識)の問題
次の文中の空欄 a・b に入る語句・数値の組み合わせとして正しいものを、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。
「原子番号 のアルゴン 原子は、K 殻に 個、L 殻に 個、M 殻に 個の電子をもつ。このように最外殻電子の数は であるが、アルゴンは他の原子と結合をつくりにくく、化学反応にほとんど関わらないので、価電子の数は( a )とする。また、原子番号が 大きいカリウム 原子では、M 殻にはまだ電子が入る余地があるにもかかわらず、 番目の電子は( b )殻に入る。」
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | M | |
| イ | N | |
| ウ | M | |
| エ | N |
この問題で使うもの
- 電子配置と価電子(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
価電子の定義と、貴ガスの価電子の扱い、そして原子番号 19・20 の元素の電子配置の特徴を使います。
ヒント 2
貴ガスは安定な電子配置をもち、ほとんど結合をつくりません。また、カリウムはアルカリ金属元素で、陽イオンになりやすい元素です。
ヒント 3
a は、「結合や反応に関わる電子」としての価電子の意味から、最外殻電子の数と同じ値かどうかを考えると、ア・エかイ・ウのどちらかに絞れます。b は、カリウムがアルカリ金属元素であることと電子配置が矛盾しないのはどちらの殻かで決めましょう。
答えと解説
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イ
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解説を読む
空欄 a 価電子は、原子がイオンになったり他の原子と結合したりするときに重要なはたらきをする最外殻の電子である。貴ガス(希ガス)の原子は、最外殻電子の数が (ヘリウムは )の安定な電子配置をもち、他の原子と結合をつくりにくい。そのため、貴ガスの価電子の数は とする。アルゴンの最外殻電子の数は であるが、価電子の数は ではなく である。よって a は 。
空欄 b M 殻には最大 個の電子が入ることができるが、原子番号 のカリウムと のカルシウムでは、M 殻に 個の電子が入った段階で、次の電子は外側の N 殻 に入る。したがってカリウムの電子配置は K 殻 、L 殻 、M 殻 、N 殻 となり、最外殻は N 殻、価電子の数は で、1 族のアルカリ金属元素としての性質(1 価の陽イオンになりやすい)と一致する。よって b は N。
以上より、a が 、b が N の組み合わせであるイが正しい。
- ア:a・b ともに誤り。
- ウ:b が誤り。M 殻に入るとすると最外殻電子は M 殻の 個になり、1 族元素として価電子 個をもつことと合わない。
- エ:a が誤り。貴ガスでは、最外殻電子の数と価電子の数が一致しない。
別解
a: 貴ガス(希ガス)の原子は安定な電子配置をもち、他の原子と結合をつくりにくいので、価電子の数は とする。したがって a は 。
b: カリウム の 19 番目の電子は、M 殻(最大 18 個)に入らず、1つ外側の N 殻に入る(K 殻 2、L 殻 8、M 殻 8、N 殻 1)。したがって b は N。
選択肢の確認: ア(8, M)は a が誤り。イ(0, N)は正しい。ウ(0, M)は b が誤り。エ(8, N)は a が誤り。答えはイ。