中学校の理科の授業で、イオンを習いました。
大体分かって。疑問が一つできました。
酸素原子は電子を2つもらえば安定しますよね。
でも、水素原子は電子をとられても、電子を1つもってきても安定することになります。
しかし先生が「電子をもってくることはまずない」
と言われたので、
詳しく教えてください。

A 回答 (5件)

 中学生なので、出来るだけ簡単に答えます。

これは好き嫌いの問題だと考えてください。水素は、基本的には電子が嫌いなんです。出来れば電子を人にあげたいんです。どうしてって言われても、嫌いなものは嫌いなんです。水素が生まれた時からの性質なんです。そう考えてください。
 君が考えたように、水素原子は電子を一つ持ってきても安定します。しかしそれは水素原子に比べてのことです。水素原子というのは、水素分子が電子を一個ずつ持って分かれたもので、別名水素ラジカルと言われ、とても不安定です。これに比べれば電子を一つ持ってきた水素原子(水素化物イオンといいます)は、まだ安定です。しかし、嫌いなものを2つも持っているのですから、余り我慢が出来ません。電子の好きな相手がいれば、すぐにでも渡してしまいます。
 この問題は、大学で化学や物理を専攻する人が習う量子化学(または量子力学)で難しい数学の式を解かなければ、納得のいかない問題です。それでも何故というところまでは答えられないかもしれません。結局は、生まれた時から水素は電子が嫌いだったんだという結論かもしれません。化学というのは、色々な元素の性質を覚える必要があります。ちょうど君がこれから、色々な友達や先輩・後輩達、先生達と付き合っていくようにです。化学は、残念ながら、それぞれの元素の何故をすべては答えられません。だから、水素は普通電子を1個失ってイオンとして安定化すると覚えてください。
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原子は、原子として存在する場合と、


複数の原子が電子を分け合って、分子として存在する2つの場合があります。

原子と分子、それぞれについてどのような状態が安定なのかを考えるとわかりやすいと思います(詳しくは大学で習います)。

原子は中性の状態が安定です。
すなわち、
水素原子は電子を1つ持つ状態、
酸素原子は電子を6つ持つ状態です。

では分子はどういう状態が安定なのか?
それは、分子を作る各原子が電子を2個もしくは8個持つ場合です。

空気中に存在する酸素は原子が2つペアになって酸素分子として存在しています。
酸素分子のうち、片方の酸素原子について見ると

一つの酸素原子は 4つの電子を自分自身で持ち 2つの電子をもうひとつの酸素原子と分け合っています。

: を2個の電子
O を酸素原子とすると
酸素分子は下図のような状態で存在しています。

::O::O::
ーーー

3つの線で示したところが分子の中の一つの原子の範囲です。
原子が分子を作る場合、原子は、
原子そのもの と
分子の中の原子 の2つの顔を持つようになるのです。
反対側の原子も同様です。
ひとつの原子としては電子を6つしか持っていない(電気的に中性)のに、
分子のなかではそれぞれの原子が2つの電子を分け合うことによって、
8個の電子を持つことになるので、分子としても安定です。


水素原子の方ですが、水素原子はひとつの電子しか持っていません。

水素分子も水素原子が2つペアとなった状態で安定に存在しますが、
この場合は水素分子を構成する原子はそれぞれ電子を出して分け合っています。

H を水素原子として上のように水素分子を書くと、

H:H

水素原子1個あたりの電子は1個で原子として安定で、
分子の中の原子としても、各水素原子は電子を分け合って2個の電子を持つので、
分子として安定に存在します。

質問は、
「なぜ、水素が電子をもらってきて H:のマイナスイオンの状態で存在することはないのか」

水素は原子として、1つの電子を持つ状態が安定で、2つ持つと不安定になってしまうからです。

では、水素原子がひとつの電子を持った状態で水素原子として存在することはあるか?というと、これもありません。

これは、水素原子として存在するよりも、水素分子として存在する方が安定だからです。
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正確には覚えていないのですが・・・。



通常、水素原子のイオン化は水の中で行われ、次のように電離します。
 2H20 → H30+ + OH- ・・・・・・(*)
つまり、水素イオンは「H+」で存在しているのではなく、「H3O+」として
存在しています。
これは、以下のような理由によります。
(1)原子核の周りに電子が一つもない状態は非常に不安定である
(2)原子は電子殻にある電子の数が2個、4個、8個、16個、、、のときに安定する
つまり、水の中にいる水分子(H2O)が電離するとき、酸素原子の最外殻の電子数を2個、4個、8個のどれかにしようとします。
従って、もし、
2H2O → H3O- + OH+  ・・・・・・・(1)
という電離をすると、「H3O+」の酸素原子の最外殻の電子数が6個となってしまいます(水素原子の電子と共有しているため)。
しかしながら、
 2H20 → H30+ + OH- ・・・・・・・(2)
という電離をすると、「H3O-」の酸素原子の最外殻の電子数は4個となり安定します。さらに「OH-」の酸素原子の最外殻の電子数も4個となり安定します。
結果として、H3O-はすぐに壊れ、水の中はほとんど「H3O+」だけになります。
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ん~何を聞きたいのかがよくわからないのですが


おそらくで答えますね。

>水素原子は電子をとられても、電子を1つもってきても安定することになります。

上の文章はあっています。
ですがちょっとだけ間違ってるといえば間違ってます。
水素原子から電子取っちゃったらどうなりますか?
なーんもなしですよね、こういったことはおきないんです。
電子って言うのは原子と原子の結合に深くかかわってくるものなので
もしひとつもないとなると、、、その原子は結合できなくなっちゃいますね

>しかし先生が「電子をもってくることはまずない」と言われた

おそらく先生は自分から持ってくることはないという意味でおっしゃったのだと
思います。ちょっと難しいかもしれないですが
電子はできるだけ安定した位置に移動するんですよ。
たとえばこーゆーことです。
学校では自分の席というのがありますよね
だから授業中にはそこにいます。
では休み時間になるとどーなります?グループができませんか?
自分の好きな友達とかと一緒にいますよね

ひきつけられるというとわかりやすいかもしれませんね
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理論的な数式などよりも感覚としてとらえてほしいのですが、この例でいうと酸素原子が二つの電子をもらってできる酸化物イオンは中心(原子核)に陽子を8個もち、電子を10個もっていることになります。

これに対して水素原子が一つ電子を受け取ってできるイオン(水素化物イオン)は陽子が1個と電子が2個あることになります。つまり陽子の二倍の量の電子があるのです。(変なたとえかもしれませんが、男の子8人と女の子10人のグループと男の子1人と女の子2人のグループのようなものです。)このような状態よりは水素原子は電子を一つ放出して陽子一つだけの水素イオンになる傾向が強いのです。以下は余分ですが、水素原子が電子をもらうか、放出するかというのは相手次第なので、場合によっては水素化物イオンとしても存在すると考えられています。例:水素化ナトリウム
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お教え頂きたくお願いいたします。

Aベストアンサー

18族(貴ガス)以外の元素は、特別な条件下を除いて、原子状態として存在することはできません。
 これは、原子状態でいることが極めて不安定な励起状態にあるためです。

 言い換えれば、18族以外の元素の原子状態での化学的性質は、すべて反応活性な状態にあるといえ、一般に18族以外のあらゆる物質と化合物を形成しうる状態にあるといえます。このとき、単純に考えれば、極めて不安定な状態(既に活性化状態にあるといえる)から安定な状態へほとんど瞬間的かつ自発的に反応が進行するのではないかと考えられるので、その意味ではその反応は爆発的に進行するのではないでしょうか?

 なお、原子軌道状態などの物理的性質が知りたいのなら理科年表や辞典をご覧に頂くほうが早くて正確だと思いますので、ここでは、省略します。


 また、酸素原子や水素原子は通常、酸素分子や水素分子としてのみ存在しているわけではありません。
種々の化学種として多様な形態で存在しており、その性質は存在している状態によってさまざまです。

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ガラス(珪酸塩)、セラミック、磁石(磁鉄鉱)、宝石類(各種金属酸化物)

18族(貴ガス)以外の元素は、特別な条件下を除いて、原子状態として存在することはできません。
 これは、原子状態でいることが極めて不安定な励起状態にあるためです。

 言い換えれば、18族以外の元素の原子状態での化学的性質は、すべて反応活性な状態にあるといえ、一般に18族以外のあらゆる物質と化合物を形成しうる状態にあるといえます。このとき、単純に考えれば、極めて不安定な状態(既に活性化状態にあるといえる)から安定な状態へほとんど瞬間的かつ自発的に反応が進行するのではないかと考え...続きを読む

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Aベストアンサー

極端にいえば「水素原子 2個と酸素原子 1個を結合させて水分子 1個を作る」ことは可能です. ただし, こうしてできた「水分子」はたしかに身の回りにある水の (最小の) 構成単位ではありますが, 水の性質をそのまま保持しているわけではありません. なぜなら, 普段目にする水の物性は水素結合が大きく影響しているからです. 少数の水分子しかない場合には水素結合が十分に作れないので物性がかなり異なるということになります.
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http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3#.E6.A7.8B.E6.88.90.E3.81.AB.E3.82.88.E3.82.8B.E7.A8.AE.E9.A1.9E

 英語は次の通りです。
  単原子イオン: single-atom ion
  多原子イオン: multiatomic ion

http://www.bioportal.jp/BioTerms/cgi-bin/search.cgi?list=%A4%BF%A4%C1%A4%C4%A4%C6%A4%C8%A4%C0%A4%C2%A4%C5%A4%C7%A4%C9
http://ci.nii.ac.jp/naid/110002316572/

Q【水素水は一昔前に流行したアルカリイオン水と同じって本当ですか?】アルカリイオン水の浄水器に水素を増

【水素水は一昔前に流行したアルカリイオン水と同じって本当ですか?】アルカリイオン水の浄水器に水素を増やす鉱石入ってましたっけ?

その理屈だとPanasonicの水素水生成器とアルカリイオン水生成器は同じ製品ってことになりますけどアルカリイオン浄水器はアルカリイオン水イオン浄水器として売っていて、水素水浄水器は1機種しか出してないのでこの水素水浄水器とアルカリイオン浄水器は同じ製品というのは都市伝説でウソですよね?

じゃあ、一昔前にブームになった酸性水とアルカリイオン水が作れる機械を導入している家庭は水素水ブームが起こる前から水素水を飲み続けていたということになる。

でもそんなに見た目違いがないし、何よりアルカリイオン水を飲んでた人が長生きしているということもないということは水素水を飲んでも特に意味がないという結論をアルカリイオン水と同じと言ってしまったらそういうことになってしまいます。理屈上。

Aベストアンサー

http://panasonic.jp/alkaline/

「還元水素水とは
還元水素水とは電気分解の電気反応で還元され、その時に発生する水素を含んだアルカリ性の飲用可能な水であり「アルカリ性電解水」と同一です。
「厚生労働省告示第112号」にて規定される「胃腸症状の改善」を『標榜すること』が認められています。
また、弊社では「電極板の枚数が5枚以上かつ水素チャージ機能を搭載した商品」の販売名称を還元水素水生成器とし、アルカリイオン整水器と区別しています。」

Q【水素電池の不思議なルール】 水素電池はプラス側が酸素でマイナス側が水素と決まっている。 なぜマイナ

【水素電池の不思議なルール】


水素電池はプラス側が酸素でマイナス側が水素と決まっている。

なぜマイナス側に酸素だと不味いのでしょうか?

どういう理由でどういう不都合があり利点は何なのか教えてください。

Aベストアンサー

電池とは、自発的に起こる酸化還元反応によって生じたエネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置。

水素-酸素燃料電池では 酸素と水素を吹き込んでいるから、
水素が1価の陽イオン(電子を失う)、酸素が2価の陰イオン(電子を得る)になる。

簡略にリン酸型の場合の反応式を書くと
水素:2H2 →4H[+] + 4e[-]
酸素:O2 +4H[+] + 4e[-] →2H2O

電子の動きは水素→酸素になるから、電流としては、酸素→水素

だから、酸素が+側で、水素が-側。


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