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化学反応では電子が主役といえるほど非常に重要な役割を果たします。共有結合、イオン結合、金属結合とあり、それに酸化還元も電子の授受で定義される。言い換えれば、特に元素において、化学反応でその化学的性質を定義するとするならば、電子の総数や電子の配置が同じか、よく似ていれば、化学的性質も同じか、非常によく似たものになると考えたのですが、実際は違うことが多い。
例えば、電子が一個多い、水素の陰イオンはヘリウムと同じ電子数だから、ヘリウムとよく似た性質を持つかと言えば、似ているとはいえない。ヘリウムも、一個電子が多い陰イオンではリチウムに似て、1個少ない陽イオンになれば水素と似るかというと、似ているとはいい難い。
これは何故か?結局、イオンになるとクーロン力が働くことによって、隣り合う元素とは異なる反応を示してしまうからではないか、と推察したのですが、大雑把に見れば合っているでしょうか?

質問者からの補足コメント

  • どう思う?

    元素の化学的性質は原子番号で決まるという説明が教科書にあります(現在では違っているかもしれませんが)。原子番号は原子核の陽子数でしょう。一方、どのような化学反応をするかで化学的性質を定義する、というのも妥当と思える。両者を合わせると、陽子数が化学反応の仕方を決めているということになりますが、実際に動いているのは電子。
    一体、陽子なのか電子か、どちらなんだ?という疑問がある(あった)のです。そこで、貴方の御回答も参考にして、この場限りの提案というか、意見になりますが、以下の考えはどうでしょう。
    『元素の化学的性質を決定するのは、陽子数と電子数、および、その数の差である』
    (もっとも、元素とそのイオンの関係をどう考えるかにもよりますが)

    No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/08/25 11:14

A 回答 (3件)

そもそも。

電子数が同じであっても、原子核の電荷、すなわち、原子番号が異なれば電子のエネルギー準位は異なりますし、それが結合にも影響を与えます。なので、どちらが優先するかといえば原子番号です。反応に関与するのは電子であっても、その電子の状況には原子核が大きな影響を与えるということです。
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この回答へのお礼

言われるとおりです。

お礼日時:2021/08/25 14:35

基本は「元素が違うから」です。



化学反応の類似性は、あくまで「化学反応をするときの振る舞い」であって、元素の持つ物理的・化学的性質を越えるものではありません。

カンガルーや猿が「2本足で立った」としても、しょせんは「人間」と違いますから。
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この回答へのお礼

アンサーありがとうございます。

お礼日時:2021/08/25 10:34

化学的性質は通常、化学反応と関連づけて考察します。


化学反応とは、化学結合の形成と切断を意味します。
化学結合には電子が関わっており、その電子を修養するのが原子軌道や分子軌道ということになります。
そういうわけで、あなたの考えの方向性は正しいです。

で、例えばヘリウムと水素化物イオン(H-)の違いですが、確かに電子の数は同じです。しかし、中心の電荷(原子核の電荷)は異なります。結果的に、電子を収容する軌道のエネルギー準位はことなります。なので電子の状態は同じとは言えません。もちろん、全体としての電荷、つまり電子数を原子核の陽子数の過不足の違いもあります。その過不足や原子軌道のエネルギー準位が、安定性に関わってきますし、その原因となる陽子数が元素の化学的性質を決定します。電子数が同じでも、陽子数が異なることによって電子の状態に違いが生じるからです。

ヘリウムとリチウムの違いを議論するのであれば、原子軌道をもっと細かく見る必要があります。単純に電子数を比較するだけでは違いを説明しにくいでしょう。

>結局、イオンになるとクーロン力が働くことによって、隣り合う元素とは異なる反応を示してしまうからではないか、と推察したのですが、
それは微妙な話です。当然、そういうことはありますけど、上述のように、軌道のエネルギー準位は重要です。なので、単純な電荷の話ではなく、どのような原子軌道あるいは分子軌道がそれに関わってくるかということも重要になります。

高校レベルで極めて単純化した話であれば、あなたの考えは概ね妥当です。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

アンサーありがとうございます。

お礼日時:2021/08/25 10:36

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