ちくのう症(蓄膿症)は「菌」が原因!?

この度教育実習で高校1年生の化学を教えることになった者です。

GW明けから実習がスタートするので、現在授業研究を行っています。

そこで教える内容が「原子とその構造」や「原子と電子殻」なのですが、電子配置に関してどう教えればいいのか迷っています。

Arまでは最外殻を満たすよう電子が配置されていく一方、K、Caに関してはM殻が埋まっていないにも関わらず、N殻に電子が配置されていくので、この説明をどうしたものかと・・・。

大学で習う軌道の話を踏まえればわかるのですが、高校1年生、化学を0から習う子供たちにそのような説明は授業ではできないと思いまして。

以下、自分が考えてみた説明なのですが、果たして子供たちにこのように説明しても良いかどうか、もしわかる方いらっしゃいましたらご意見・ご指摘をお願いします。

方針:K、Caに関して、3d軌道に入るよりも4s軌道に入る方が安定、ということはHeが1s軌道を満たすため、s軌道を満たすことを結果的にいえばうそじゃないのではなかろうか

・He,Ne,など、希ガスが安定なことをまず教える。(オクテットも教える)
・Arの次に入る電子はM殻に入ろうとして、立ち止まってふと考える。M殻に入ればオクテットが崩れてしまう。それに対し、N殻に入れば内殻のオクテットは保存されたまま、2つ入ればCaで最外殻がヘリウムと同じ安定な希ガス構造となる。それならこちら側から入って行った方がいいや。
・こうしてM殻ではなくN殻から入っていく。

このように説明してしまうと、無機のSc以降でまた同じ壁にぶちあたることになる、Caを希ガスのように安定と誤解を招く、などの問題点が示唆されます。

どなたかこの説明に対するご意見・ご指摘をお願いします。

A 回答 (4件)

基本的にはadni-chemさんの方針・内容で良いと思いますが、2項目めの途中「、2つ入ればCaで最外殻がヘリウムと同じ安定な希ガス構造」を削ってください。

「M殻がオクテット満足であるので」で十分です。付け加えるなら、「ちょっとだけなら外側においてもいいかな~」というところでしょうか。

できる生徒のいる学校なら、エネルギー準位の話をするのも手ですが、
生徒というのは説明をよく聞かないものでして、「これは余談だけど」とか、「これはあくまで参考だけど」、「これは覚えなくても良いんだけど」などと10回以上繰り返しても、テスト間際に「これ分からないんです」と質問に来る愚か者がでるものです。黒板に口で言うだけでなく、黒板にも明示する方が良いと思います。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!シンプルにその路線で教えて行こうと思います!
確かに、僕の高校時代にもそんな子はいたような気がします(笑)参考になりました、ありがとうございます!

お礼日時:2008/05/07 06:06

そんな珍妙な説明をするくらいなら何も説明せず、「最外殻じゃないけどこっちに入る。

覚えろ。」といった方がよほどましだと思います。
なぜと聞かれたら、「難しいからまだ教えられない」。
それでも授業時間外に聞いてくるような意欲のある生徒だけに本当のことを教えてやるのがいいでしょう。
「M殻って一まとめに言ってるけど実は中がspdと分かれていてね…」
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この回答へのお礼

ありがとうございます!確かに、大学の内容を高校で教えるのは段階も踏めてないので「今は教えられない」で正論ですね。。SortaNerdさんの言うとおり、授業後に興味のある子には聞きに来させようと思います。ありがとうございました!

お礼日時:2008/05/07 06:10

No.1さんがおっしゃるような内容でいいと思います。

そこまで難しい話をしても、生徒さんは理解できないでしょうし。
私はもっと適当に「電子にも入りたいところがあって、KとCaは例外的に入れるにも関わらず、N殻に入るんだ」って言いますが・・・。
できるなら、簡単に説明した後、余談やけどって話をふってから軌道の話を簡単にエネルギー準位を黒板に書いて説明したらどうでしょう?

ただ、教科書に書いてあることだけを授業するだけなら、面白くも無いですが、進度とも相談して、がんばってみてください。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!たぶん生徒もスッキリわかれば面白いと感じる子も中にはいるのだろうと思うのですが・・・^^;どうしても疑問に思った子には授業後個別に説明してあげるからおいで、と呼びかけてみようと思います。どうもありがとうございました!

お礼日時:2008/05/07 06:02

高校生ならSc以降はどうでもよいと思いますが、「Caを希ガスのように安定と誤解を招く」というのは最高にマズイです。



最外殻の電子は8個を超えない。
→次の電子とその次の電子だけはひとつ外の軌道に入る。
という解説ではダメですか?

CaがM(9)N(1)ではなくM(8)N(2)であることの説明としては不十分ですが。
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この回答へのお礼

確かに、やっぱりまずいですよね(苦笑)
そうですね、オクテットに結びつけて教えていきたいと思います、どうもありがとうございます!

お礼日時:2008/05/07 05:57

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Q電子配置について

現在高校1年生です。
科学で電子配置ってありますよね?K殻、L殻、M殻・・・というような。
K殻は2つ、L殻は8つ、M殻は18個まで電子がはいるんですよね?
それで本題なんですが、
Li(リチウム)は(2,1)
Na(ナトリウム)は(2.8.1)
と表すのに、何故カリウムとカルシウムは
K(2,8,9)ではなく(2.8.8.1)
Ca(2.8.10)ではなく(2,8,8,2)
と表すのですか?
もうすぐ中間テストで、先生にも聞ける状況じゃないです;
回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

実は高校で習う電子配置は簡単に説明するために省いているものが多いです。省かずに言うとそれぞれの殻にもさらに軌道という電子が入る場所が決まっていて1s軌道2s軌道2p…名前がついています。1,2はK,Lに相当します。s軌道には2個、p軌道には6個の電子が入ります。しかも入る順番が1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d…となっています。だから18個目の電子まではK,L,Mと順番に入るのですが19個目、20個目はN殻に入ります。そしてまたM殻に電子が入っていきます。詳しくは大学生になってからやる内容です。高校段階ではArより先の電子配置は説明できないので比較的簡単なK,Caしか教えません。もっと知りたければ大学に入って化学か物理を勉強しましょう。図書館で原子の話を扱った本を借りるのもお勧めです。テスト頑張ってください。

Qアルゴン原子(18)Arと同じ電子配置をもつもの?

【問題】次のイオンのうち、アルゴン原子(18)Arと同じ電子配置をもつものはどの組み合わせか。

【選択肢】
(A)…(9)F- (11)Na+
(B)…(9)F- (20)Ca2+
(C)…(17)Cl- (19)K+
(D)…(16)S2- (11)Na+
(E)…(8)O2- (3)Li+
※( )内の数字は左下につく小文字
※「-」「+」は右上につく記号   のようです。

【回答】
(C)

電子配置について、先日こちらで教えていただきましたが、
「同じ電子配置」・「違う電子配置」とは、何を(どこを)見てどのように判断するのですか?
(18)Arとの問題文を見て、18に一番近い数値の(C)を選んだら、たまたま正解だったのですが、
本当はどのように判断するのですか?

頭が悪すぎて、先日いただいたご解説にもついて行けなくて、
ホント申し訳ないとは思っているのですが、何ぶん試験が近いので、
お力添えをお願いします。

よく考えてからお返事したいので、お礼が遅くなることがございます。

Aベストアンサー

 既に回答がありますが,もう少し基本的(初歩的)な事を補足致します。

> ※( )内の数字は左下につく小文字
> ※「-」「+」は右上につく記号   のようです。

 これらの意味はお解りでしょうか。左下に付く数字は「原子番号」と言って,「各原子に対して,原子核中の陽子の数に基づいて振った番号」です。この番号は陽子の数を表していますが,同時に原子が持っている電子の数でもあります。

 右上に付く「-」や「+」の記号は,各原子が何価のイオンになっているかを示しています。例えば,「+」は「+1価のイオン」ですし,「2-」は「-2価のイオン」です。ここで,電子は-電荷を持っていますから,+のイオンは電子が減っている状態であり,-のイオンは電子が増えている状態です。いくら減ったり増えたりしているかを示しているのが,上記の+や-と一緒に書いてある数字です。

 これで各原子やイオンの電子数は求まりますよね。以下,具体的に2~3書いてみます。

【 (19)Ar 】
 原子番号が 19 ですから,原子としては 19 個の電子を持っています。「+」や「-」が付いていませんから,電荷は持っておらず,電子数の増減はありません。
 ⇒ 電子数 19

【 (9)F- 】
 原子番号9ですから,原子としては9個の電子を持っています。「-」がありますから,-1価のイオンになっています。つまり,電子が1個増えています。
 ⇒ 電子数 9+1=10

【 (20)Ca2+ 】
 原子番号 20 ですから,原子としては 20 個の電子を持っています。「2+」がありますから,+2価のイオンになっています。つまり,電子が2個減っています。
 ⇒ 電子数 20-2=18

 以下,同様に計算して同じ電子数になるものがあれば,それが「同じ電子配置をもつもの」です。

 既に回答がありますが,もう少し基本的(初歩的)な事を補足致します。

> ※( )内の数字は左下につく小文字
> ※「-」「+」は右上につく記号   のようです。

 これらの意味はお解りでしょうか。左下に付く数字は「原子番号」と言って,「各原子に対して,原子核中の陽子の数に基づいて振った番号」です。この番号は陽子の数を表していますが,同時に原子が持っている電子の数でもあります。

 右上に付く「-」や「+」の記号は,各原子が何価のイオンになっているかを示しています。例えば,「+」...続きを読む

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q再結晶化を繰り返すとなぜ純度が上がるのか

以前質問したところ曖昧だとご指摘いただいたのでまた、書かせてもらいます。アセトアニリドを作ったのですが、純粋な結晶を得るために粗結晶に水を加え加熱して溶解させ、熱いうちに濾過させました。その操作を繰り返しましたが、何故そうする事によって純度が上がるのか疑問を持つのです。

Aベストアンサー

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

【目的化合物と不純物との間に溶解度の差がある場合】

 今例として再結晶に使用する溶媒に目的化合物は10gしか溶けず,不純物は50g溶けるとします。そして,両者80gづつの混合物を再結晶するとします。

 1回目の再結晶で,目的化合物は80g中の10gが溶け,残りの70gが結晶になります。一方,不純物は80g中の50gが溶け,30gが結晶になります。

 2回目では,目的化合物は70g中10gが溶けて60gが結晶になります。不純物は30gしかありませんから,全部溶けてしまい結晶にはなりません。つまり,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

【目的化合物と不純物の量が異なる場合】

 簡単のため,目的化合物と不純物ともに20g溶けるとします。今,目的化合物70gと不純物30gの混合物を再結晶した場合を考えます。

 1回目の再結晶で目的化合物と不純物それぞれ20gが溶け,結晶になるのは目的化合物50gと不純物10gです。

 2回目の再結晶では,目的化合物は20gが溶けて30gが結晶になります。一方,不純物は10gすべてが溶けて結晶にはなりません。結果,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

 かなり簡単に,また極端な例で示しましたが,基本的にはこの両者が元になって再結晶で化合物の精製ができます。

 次に,「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込む場合」ですが,この場合,どの程度不純物が混ざり込むかは不純物の濃度に依存すると考えられます。濃度が高い程,混ざり込み易いのは分かると思います。

 上記の様に,再結晶を繰り返すと不純物の濃度は低下しますので,目的化合物の結晶に混ざり込む可能性も低下していきます。結果,再結晶を繰り返すと,目的化合物の純度が上がっていきます。

 いかがでしょうか。

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

【目的化合物と不純物との間に溶解度の差がある場合】

 今例として再結晶に使用する溶媒に目的化合物は10gしか溶けず,...続きを読む

Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻...続きを読む

Q元素の周期表の 上の 中ほどが、空いているのはなぜでしょうか? あの部分は、埋まらないのでしょうか??

周期表の図です → http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%91%A8%E6%9C%9F%E8%A1%A8


開いている部分は、絶対埋まることはないのでしょうか??
両端は、きっちり埋まっているのに、この部分が開いているのは
不思議な感じがします。

中学、高校の時に、教科書などにも
表が載っていましたが、
当時からの素朴な疑問です。

Aベストアンサー

こんにちは。

私は、この手を質問されると、いつもこのように答えています。

コンサート会場に、S席が2つ、A席が8つ、B席が8つある。
よい席から順に埋まっていく。

・観客が1名の場合、S席に1人。(水素)
・2名の場合、S席がちょうど埋まる。(ヘリウム) → 不活性ガス(極めて安定)

・3名の場合、A席に1人。(リチウム)
・4名の場合、A席に2人。(ベリリウム)
・5名の場合、A席に3人。(ホウ素)
・6名の場合、A席に4人。(炭素)
・7名の場合、A席に5人。(窒素)
・8名の場合、A席に6人。(酸素)
・9名の場合、A席に7人。(フッ素)
・10名の場合、A席がちょうど埋まる。(ネオン) → 不活性ガス(極めて安定)

・11名の場合、B席に1人。(ナトリウム)
・12名の場合、B席に2人。(マグネシウム)
・・・・・
・16名の場合、B席に6人。(ケイ素)
・17名の場合、B席に7人。(塩素)
・18名の場合、B席がちょうど埋まる。(アルゴン) → 不活性ガス(極めて安定)



上記で言う「観客」とは軌道電子、要は、原子を構成する電子のことです。
また、S席、A席、B席というのは、いわゆる、K殻、L殻、M殻と呼ばれるものです。
・S席は、1s軌道2つ
・A席は、2s軌道2つと2p軌道6つの合計8つ
・B席は、3s軌道2つと3p軌道6つの合計8つ

原子を外から見ると、最も外側の電子しか見えないので、
外側の席の電子の数が、その原子の化学的性質を決めます。

リチウムやナトリウムは、外側に電子が1つなので、外側に電子の空席が少しだけある元素と激しく反応します。
フッ素や塩素は、外側に電子の空席が1つあるので、外側に電子が少しだけ余っている元素と激しく反応します。
たとえば、ナトリウムと塩素は激しく反応するというわけです。
反応した結果、お互いの「出っ張り」と「へこみ」が相殺され、安定となります。

元々余りがない希ガスは、そのままで極めて安定です。

・S席は、1s軌道2つ
・A席は、2s軌道2つと2p軌道6つの合計8つ
・B席は、3s軌道2つと3p軌道6つの合計8つ



次に、C席とD席なのですが、
C席は、すべてD席より優先順位が高いわけではありません。
C席は、3d軌道10個
D席は、4s軌道2つ
なのですが、
C席よりもD席のほうが先に埋まり、その次にC席が埋まる、というようなことが発生します。
(詳細は、下記の「基底状態の電子配置表」の章を参照)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%85%8D%E7%BD%AE

ですから、元素の性質の周期性と原子番号との関係が崩れ、
その結果、周期表に「空き」が生じるというわけです。


ご参考になりましたら幸いです。

こんにちは。

私は、この手を質問されると、いつもこのように答えています。

コンサート会場に、S席が2つ、A席が8つ、B席が8つある。
よい席から順に埋まっていく。

・観客が1名の場合、S席に1人。(水素)
・2名の場合、S席がちょうど埋まる。(ヘリウム) → 不活性ガス(極めて安定)

・3名の場合、A席に1人。(リチウム)
・4名の場合、A席に2人。(ベリリウム)
・5名の場合、A席に3人。(ホウ素)
・6名の場合、A席に4人。(炭素)
・7名の場合、A席に5人。(...続きを読む

Q電子軌道のエネルギー準位

電子軌道のエネルギー準位は内に行くほど低くなる、と書いてあるのですがエネルギー準位とは何ですか?

また、電子がエネルギー準位の低いところから埋まっていく理由も教えてください。

Aベストアンサー

例えば次のURLを参考にされてはいかがでしょう。

http://hyper-chemistry.blog.so-net.ne.jp/2011-03-02


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