イオン反応式の作り方

高校1年生です。

今回の期末考査では、化学反応式やイオン反応式、量的計算を利用した計算など、数学的な問題が大半を占めるそうです。しかし、自分は、化学反応式でさえもいちいち未定係数決定法を利用しないと解けません。

さきほど、イオン反応式を書く問題やろうとしましたが、案の定まったくわかりませんでした。「電荷をそろえる」とはどうすればいいのでしょうか？

2Al + 6H<+> → 2Al<3+> + 3H2
　※<>内が電荷です

を例に是非、解説をお願いしたいです。また、化学反応式も試行錯誤の上やっと答えにたどり着くといった具合なので、そちらもいちおしの方法などありましたらご教授いただきたいと思っております。是非、お願いいたします。

No.4 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/07/02 19:40

蛇足をひとつ。

smilestar様が上げられた反応は「極端に難しい」ので有名な系です。
Ａｌの代わりにＢを使うといわゆるジボランの反応になり配位結合したＢ２Ｈ６が出来ます。
アルミニウムでも似たようなものです。
皆様のご意見をご参考に、典型的なカチオンアニオンと典型的な酸化剤、還元剤以外にはしばらく近づかない事をお薦めします。
典型的な化学の例は高等学校程度という事です。
おすすめのサイト：大阪教育大学　天王寺高校　岡博昭先生のページ：

参考URL：http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/okain …

No.3 回答者： w-palace 回答日時： 2006/07/02 18:01

化学反応式の両辺の原子数をそろえることはご存じですね。

それと同様に、電荷の総計もそろえる必要があります。つまり、原子というのは原子核と電子から成り立っています。通常、元素記号で表されるのは原子核の種類であり、その本来の電子数と実際に属する電子数の過不足を表したのが、電荷ということになります。
つまり、化学反応式の両辺の電荷を合わせるということは、両辺の電子数の総計を合わせるということです。
言い方を変えれば、両辺の原子核と電子の両方の数を合わせる必要があるということになります。
イオンの価数を合わせるというのは、その方が簡単だからというだけの理由だと思います。

反応式の係数を合わせる際の考え方の基本は、無機反応であれば、イオンの価数や原子の酸化数に注目し、それらの最小公倍数を意識しながら考えるのが基本だと思います。未定係数法には頼らない方が良いと思います。理屈でいえばそれで解けるはずではありますが、一般に、未定係数法を用いると計算が煩雑になり、それがミスの原因になることもあります。慣れれば未定係数法を使わない方が簡単に解けることがほとんどです。

未定係数法というのは指導する側からすれば説明しやすいでしょうが、反応の本質の追求から逃げている愚かな方法だと思います。

No.2 回答者： scope200311 回答日時： 2006/07/02 16:47

例として示されたものはおそらく、金属アルミニウムと塩酸の化学反応について

だと思われますが、実際に、アルミニウムが塩酸に溶けていく様子を観察なさった
ことはあるでしょうか？

便宜上、電荷なしの状態を<0+>、電荷を１つ持っている状態を<1+>と表現します。
> 　　2Al + 6H<+> → 2Al<3+> + 3H2
は
> 　　Al<0+> + Al<0+> + H<1+> + H<1+> + H<1+> + H<1+> + H<1+> + H<1+>
> 　　　→ Al<3+> + Al<3+> + [H<0+>-H<0+>] + [H<0+>-H<0+>] + [H<0+>-H<0+>]
と書き直すことができますね？　※[H<0+>-H<0+>]は水素分子(H2)を表す

「電荷をそろえる」とは”→”をはさんだ両辺の”数値”を等しくすることです。
少し原始的な方法をとりますが、両辺の”電荷の数値”を比較しましょう。
> 　　左辺 = 0 + 0 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 6

イオン反応式の約束事として、単体の物質（金属アルミニウム、水素”分子”など
イオン化していないもの）の電荷は０（ゼロ）である、と覚えてください。
水素分子はイオン化していないので、電荷は０になりますから、
左辺の数値＝右辺の数値となるように、右辺を調整すると
> 　　右辺 = 3 + 3 + [0] + [0] + [0]

となります。

先行回答者さんの文中にもあるように、原子がイオン化する際、帯びる電荷の
数値（価数）は、原子の種類によって決まっています。自然の摂理ですので
こればかりは覚える他ないのですが、土星の環を模した「原子モデル」を
思い浮かべると、何故アルミニウム(Al)は３価なのか、どうして水素が１価なのか
理解の助けになると思います。

ヒント）一番外側を回っている”電子の数”に注目。電子の電荷は<1->です。

No.1 回答者： gori8063 回答日時： 2006/07/02 16:04

イオンには取れる価数が決まっています。

高校レベルでは、
HはH(1+)しか取りませんし、Alも(3+)が一般的です。（金属に関しては取る価数が複数ある場合も多いです）
これは覚えるしかありませんね。

で、あとは右辺と左辺でイオンの電価の総数、原子の総数が合うように係数をつけてやります。

コツというコツはないんですが。。。
とにかく右辺と左辺の数をそろえるだけです。