物質を構成する粒子には、原子・イオン・分子がある。これらの粒子が集まって物質となる。原子は原子核と電子から構成されている。原子核はさらに陽子と中性子からできている。陽子は電気的に正(+)に、電子は負(-)に荷電した粒子で、中性子は±0の粒子である。原子は原子核を中心として、電子はその周りに陽子の数と同じだけ存在する。原子全体では電気的に中性である。原子核に含まれる陽子の数は、それぞれの元素に固有のものである。陽子の数によって、その原子が何原子なのかが分かる。そこで、この陽子の数をその原子の原子番号と呼ぶ。その他、陽子数と中性子数の和はその原子の重さを決定する(電子は陽子・中性子に比べてかなり軽いさいので無視できる)ので、その原子の質量数という。これを表すときは、元素記号の左上に質量数を、左下に原子番号をつけて表す。原子の構造は陽子と中性子からなる原子核を中心として、そのまわりに電子が存在していた。この電子はいくつかの層に分かれて存在している。この層を電子殻という。電子殻は原子核から近いものからK殻,L殻,M殻,・・・と呼ばれている。1つの電子殻に入りうる電子の最大数は決まっている。内側の電子殻からK,L,M,・・・となるが、これをn=1,2,3,・・・と対応させた場合、それぞれの電子殻には最大で2n2個の電子が入る。次に原子番号1~20の原子の電子配置を見てみる(下表)。・K殻には電子は2個まで入るので、1Hと2HeにはK殻しか存在しない。・3Li~10NeはK殻に2個の電子が入り、これでK殻がいっぱいになるので、残りはL殻へ入っていく。・11Na以降はL殻が電子8個までしか入らないので、さらに外側の電子殻へと入っていく。ここで、M殻は最大で電子が18個まで入るが19Kと20CaはM殻に8個電子が入って残りはN殻に入っている。これは、この状態が安定なためで、このように電子は電子殻の容量を満たさないまま次の殻に入っていくこともある(18Arまでは普通に考えてよい)。最大の電子数で満たされている電子殻を閉殻といい、閉殻の状態の電子殻は安定である。周期表の最も右側の縦の並びである18族(2He,10Ne,18Ar,36Cr,56Xe,86Rn)は希ガスといわれ、化学的に非常に安定で、他の原子と反応したりすることはほとんどない。これらの原子の電子配置には共通の特徴が見られる。上に希ガス元素の電子配置を示した。これを見ると、He以外は最外殻電子が全て8個である。Heの場合K殻(最大で電子を2個収容)なので8にはならない。希ガス元素は化学的に安定という事実から、最外殻電子が8個という条件が化学的安定につながるといえる。この最外殻の電子が8個の状態をオクテッドという。原子が他の原子と反応するときは最外殻の電子が関与する。内側の殻の電子は外側の殻に覆われた形になるので、内側の殻の電子は反応にはほとんど関与しない。そのため最外殻の電子がその原子の性質を示すことになる。この最外殻の電子をその原子の価電子という。最外殻電子の数が1~7のときは、そのまま価電子数1~7という。最外殻電子が8(K殻しかないものは2)の場合は先に説明したように、ほとんど反応しないので、荷電子数は0(ゼロ)とする。周期表上で同じ族(縦の並び)の原子は価電子が同じになる。1、解答例にならって、次の原子の電子配置をかけ。K2,L8,M82、次の図は原子の電子配置を示したものである。これについて次の問いに答えよ。(ウ)の原子番号はいくらか。化学結合をしにくいものはどれか。(3)同じ族に含まれるのはどれとどれか。(2)化学結合しにくいものは最外殻電子が8(K殻しかないものは2)のもの。(ア)と(エ)(3)同族(周期表で同じ縦の並び)の元素は最外殻電子数が等しい。この組み合わせはこの問題に場合、存在しないが、(ア)と(エ)はともに希ガス元素の原子である。(ア)がK殻しかないため、最外殻電子数は合わないが、同族である。4)イオンの電子配置(イオンの生成)原子は最外殻電子が8個(K殻しかないものは2個)の状態が最も安定であった。いうことは、最外殻電子が8個(K殻しかないものは2個)でないものは安定な状態になろうとする。そこで原子は自身が持っている電子を放出(捨てる)したり、逆に足りない分を受け取ったりして、最外殻電子が8個の状態になる。この状態をイオンという。電子はマイナスの粒子なので、電子を受け取った場合は、陰イオン(マイナスイオン)、放出した場合は、陽イオン(プラスイオン)になる。別の方法で安定化する。イオンの化学式をイオン式という。+,-は元素記号の右上に付ける。電子を1個放出した場合+,2個では2+,3個では3+と表記する。電子を1個受け取った場合は-,2個では2-と表記する。+,2+,3+をそれぞれ1価,2価,3価の陽イオンといい、-,2-,3-をそれぞれ1価,2価,3価の陰イオンという。イオンの電子配置は必ず希ガス元素の電子配置と同じになる。F-,Mg2+のように原子1つからできているイオンを単原子イオンという。陽イオンになるのは金属元素、陰イオンになるのは非金属元素である。非金属だがH+となる(H-にもなる)。次のイオンの電子配置をかき,また同じ電子配置をもつ希ガスの原子の名前をいえ。(エ)Ca2+まず、イオンになる前の原子の状態の電子配置を考えて、そこから、イオンの電子配置にする。