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原子の電子配置と化学結合

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目次

 1 原子の電子配置
 2 化学結合
 ア 共有結合
 イ イオン結合
 ウ 金属結合
 ぶら下がる重り

 

1 原子とイオンの電子配置 

ねらい 原子やイオンの電子配置を理解することは、周期表、元素の性質、化学結合など化学反応を理解する上で重要なことである。モデルを作製し演示で仕組みを理解したり、生徒自身が自分で扱いながら電子の配置を学習する教材をつくる。

(1)原子とイオンの電子配置

材料 段ボール 厚紙 竹ひご マジック(黒、赤、青) コンパス
方法 1 段ボールの大きさは適宜作りたい模型の大きさで決めればよい。段ボールに紙を貼

り、電子殻のK殻、L殻、M殻を想定しコンパスで円を描く。

2 K殻に2個、L殻に8個、M殻に8個の電子の位置に竹ひごを通す穴を開ける。竹ひごがちょうど入る大きさで、大き過ぎない方がよい。中心にも穴を開ける。

3 竹ひごを3cmぐらいの長さに切る。

4 電子に相当する小さな円を段ボールと厚紙にコンパスで書き切り取る。

大きさは任意である。厚紙を段ボールの両面に貼る。

5 電子の周囲を青のマジックで縁どりする。電子が目立ちわかりやすくなる。反対側は赤で縁取りをしておく。荷電子を区別するためである。

6 中心には各元素記号とイオン記号を入れるので、大きめの円を段ボールと厚紙で作る。

7 HからCaまで、イオンは裏に書く。

8 電子と元素記号、イオン記号の取り外しが簡単にできるように、穴の大きさを調節する。

9 竹ひごに接着剤を付け穴に通す。

10 HからCaまで原子番号に沿って電子配置を演示する。また、イオンは希ガスと同じ電子配置になることも理解がしやすくなる。


(2) 化学結合  トップへ

ア 共有結合

ねらい 電子配置を理解した後、化学結合に学習は進む。荷電子の結合により共有

結合が行われることを理解する。

材料 段ボール、紙、はさみ、接着剤
方法 1 H2の単結合 図のように段ボールでK殻に荷電子を一つ、空席の部分を開

けて、同じものを二つ作る。左右から移動させてそれぞれ空席に荷電子を入れる

と水素分子の単結合のモデルができる。

2 HClの単結合 同様な方法でHとClのモデルを作り、結合させる。

3 CO2の二重結合とN2の三重結合 単結合と同じ方法で図のようなC、O、N

のモデルを作り、それらを結合させる。


(イ)イオン結合トップへ

陽イオンと陰イオンの間に働く静電気的引力により結合する。金属元素は陽イオンに、非金属元素は陰イオンになりやすいので、金属イオンと非金属イオンが結合する。


(ウ)金属結合 トップへ

金属は硬いという印象があるが、鉄線や銅線は曲がり、釣り用の重りも噛み潰して使用し、金箔やアルミ箔は薄く広がることを良く知っている。これは金属特有の結合のためである。金属元素は価電子を放出して陽イオンになりやすい。価電子が離れやすい性質があり、金属原子の最外電子殻の一部が重なり合うと、価電子はその他の原子の最外電子殻に入り自由に移動する。金属元素の価電子は、全ての金属原子の間を動き回り、この自由電子により結合されている。


 ぶら下がる重り トップへ

材料 釣り用の小さな重り、糸、カッターナイフ
方法 1 重りの両面をカッターナイフで平らに切断する。

2 糸を重りに付ける。

3 重りを強く押し付け、少しひねる。

4 ぶら下げてみる。

結果 二つの重りはくっついて離れない。

説明 強く押し付けることにより、鉛の自由電子が両方の鉛原子の最外電子殻に入り、金属結合の状態になるためくっつく。押し付けて付いた時は手の感覚でわかるようになる。

 

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