中学理科で酸素の化合について

中学校2年で化学変化の学習をしています。
二酸化炭素はCO2で、1個の炭素原子に2個の酸素原子が結び付いているのに、酸化銅はCuOで、1個の銅原子に1個しか酸素原子が結び付いていません。
なぜ炭素の時は2個で、銅の時は1個なのでしょうか。
逆に酸化銀はAg2Oだから、酸素原子1個に銀原子が2個も結び付いていますよね。
複雑で覚えられません。
先生に聞いてみると、酸素原子には手が何本かあるなどと言われて、さらに分からなくなっています。
分かりやすく説明お願いします。

No.4 回答者： doc_somday 回答日時： 2015/05/16 18:24

#１の回答者様はプロだからかなり意地が悪い。

確かにＣＯ2には異性体があり、その名はカルボニルオキサイド、酸化カルボニル、構造はなんと、Ｃ=Ｏ=Ｏ、:Ｃ=Ｏ→Ｏ。
結局#３のお答えの様に「全部」覚えることになる、だけどそれは後で良い、あなたが大学で化学を
習うならその時で良い。東大、京都大か医科大学行く時化学を選択するなら必要。
有機化合物なら、元素の「手」の数はバカみたいに決まっており、無機化合物で無機元素(金属元素)が絡むなら、金属元素の「価数」は「変わる」と覚えれば簡単。
理由は簡単、出題者としては「価数」の変わら無い反応なんか出題しても「つまらないから」
銀、水銀、銅が中学・高校の定番で、大学だと「遷移元素」の大騒ぎ。
ただ、酸化還元滴定があるからＭnとＣrは外せない、特にＭnはpＨで安定な形が変わるから注意。
酸性ではＭn^2+、アルカリ性・中性ではＭn^4+が安定。Ｃrには無関係。
なお、ヨウ素だけは上記の相方とからんで、Ｉ2と２Ｉ^－になるから注意ねー。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
詳しすぎて分かりづらいけど、覚えるしかないってことが分かりました。

お礼日時：2015/05/21 06:14

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/05/16 14:42

結論、覚えるしかない!!

高校でごく簡単に学びますが・・・
酸化銅(Ⅰ)Cu₂O http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96% …
酸化銅(Ⅱ)CuO http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96% …
酸化銀(Ⅰ)Ag₂O https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96 …
酸化銀(Ⅱ)AgO=一酸化銀
　　　 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%80%E9%85%B8 …
酸化銀(Ⅲ)Ag₂O₃
　これらの金属は、遷移元素(長周期表の3族～11族)ですから、「酸化銅はCuOで、・・逆に酸化銀」と書いてはなりません。価数をローマ数字で添えないと化学式は書けません。
　これらは組成式と言って元素の割合を記述するので「二酸化炭素はCO2で・・」とか水はH₂Oでとは異なる話で、『手が何本かある』とは関係ありません。

　典型元素(1,2族、12～18族)の元素の場合は、価数を添えなくてもほぼ下記の法則に質が居ます。
1,2,12,13,14,15,16,17,18の典型元素
・12族以降は10を引いた数が最外殻電子、18族は0
　1[1],　2,12[2],　13[3],　14[4],　15[5],　16[6],　17[7],　18[0]
・ニ個ペアで考えるがペアになるのは後回し
ニ周期以降
1族　　[(1,0),(0,0),(0,0),(0,0)]　　1本
2,12族 [(1,0)(1,0),(0,0),(0,0)]　2本 ペアにならず次の()に
13族　[(1,0)(1,0)(1,0)(0,0)]　　3本
14族　[(1,0)(1,0)(1,0)(1,0)]　　4本
15族　[[(1,1)(1,0)(1,0)(1,0)]　　3本
16族　[[(1,1)(1,1)(1,0)(1,0)]　　2本
17族　[[(1,1)(1,1)(1,1)(1,0)]　　1本
18族　[0]
(1,0)--ペアになっていない()の電子数が、『手が何本かある』の手です。
ちなみに水素は[(1,0)]で　1本
　よって
13族　[(1,0)(1,0)(1,0)(0,0)]　　3本　Al₂O₃
14族　[(1,0)(1,0)(1,0)(1,0)]　　4本　CH₄
15族　[[(1,1)(1,0)(1,0)(1,0)]　　3本　NH₃
16族　[[(1,1)(1,1)(1,0)(1,0)]　　2本　H₂O
17族　[[(1,1)(1,1)(1,1)(1,0)]　　1本　HCl
18族　[0]

一酸化炭素のような、腕の数--原子価で説明できない--例外もある。
典型元素中の非金属元素どおしの化合物は、ほぼこれで説明できますが、遷移元素の化合物は好きな価数を取ることができる--クロムなどは0価は無論、1価～6価まで変化します。

　いずれにしろ中学校ではせいぜい十数個の化合物しか出てきませんから覚えましょう。高校で極々簡単に、大学で「量子化学」や「化学結合論」を学ぶと説明は出来るようになります。

　それらを専攻されていたならともかく中学の先生に聞くのは酷ですし、たとえ指導できたにしても君の基礎となる学力が足りません。「波動方程式におけるsp²混成軌道のそれぞれがσ結合して・・・」じゃちんぷんかんぷんでしょ。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
とても詳しくって、確かにちんぷんかんぷんです。
特に「「酸化銅はCuOで・・逆に酸化銀」と書いてはなりません」から後は分かりませんでした。
とにかく覚えるしかないみたいですね。

お礼日時：2015/05/21 06:12

No.2 ベストアンサー 回答者： paulrachel 回答日時： 2015/05/16 10:23

「元素は最外殻の電子数が８個になると安定する」という原理が分子の価数を決めます。

CO2は「共有結合」で理解します。Cは４価の元素なので最外殻に４個の電子を持っています。最外殻の電子数が８個になるには４個の電子を貰うか渡すかする必要があります。酸素は６価の元素なので最外殻に外から２個の電子を出して貰うと安定します。Cが４個ある最外殻電子を２個ずつ２個の酸素に渡すと酸素は安定します。逆にCはそれぞれのOから２個ずつ電子を出して貰って最外殻に８個の電子を得ます。この状態を図に示します。(貰う、渡すというよりもお互いが持っている電子を「共有する」という状態です。量子力学的概念なので一般社会のもののやり取りとは異なります) 結合にかかわる電子ペアを「手」と言い「–」で表します。結合にかかわる電子が４個だと２本線＝であらわし、O=C=O と書きます。

共有結合については詳しくは下記をご覧下さい。
http://www.geocities.jp/don_guri131/kisobunnsi.htm

CuOは「イオン結合」で理解します。Cu (遷移金属) はイオン価＝＋２、Oはイオン価＝−２故１：１の比率で結合します。２価Cuの電子配置は最外殻N殻に電子が２つ入っています。


Ag2Oはイオン結合で理解します。Ag (遷移金属) はイオン価＝＋１、Oはイオン価＝−２故２：１の比率で結合します。銀の電子配置は最外殻O殻に１個の電子があるので１価イオンとなります。

遷移金属のイオンとしての性質は最外殻に入っている電子の数で決まります。遷移金属の電子配置の理解は容易ではありませんので、価数は理屈でなく覚える方がはやいのです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
共有結合について、よく分かりました。
「手」の意味も理解できました。

お礼日時：2015/05/21 06:04

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2015/05/15 12:44

さらに混乱させてみよう.

炭素だからと言って「1個の炭素原子に2個の酸素原子が結び付いている」とは限らないんだな.

この回答へのお礼

回答ありがとうございました。
ただ、残念ながら意味が分かりません。
一酸化炭素のことかな？と思いましたが、そうじゃないみたいですね。

お礼日時：2015/05/21 05:45