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電解質・非電解質とイオン

1 電解質と非電解質

 純粋な水は電気が流れませんが,物質を水にとかした水溶液には電気が流れるものが存在します。

(1)電解質

 物質には固体のままでは電流は流れませんが,水にとかして水溶液にすると電流が流れる物質があります。このような,水にとけると電流が流れるような物質を電解質といいます。電解質には食塩,硫酸,アンモニアなどがあります。

(2)非電解質

 水にとかしても電流が流れない物質を非電解質といいます。非電解質にはアルコール,砂糖などがあります。

雨水,水道水などは水の中に電解質がとけこんでいるので電流が流れます。

水にとけない物質(酸化銅や酸化鉄など)は電解質とも非電解質ともいいません。

電解質 非電解質
塩化水素 硫酸 酢酸
アンモニア 水酸化ナトリウム
炭酸水素ナトリウム 食塩
塩化銅 塩化鉄 硫酸銅 など
アルコール
砂糖
ブドウ糖 など

〈水溶液に電流が流れるかを調べる実験装置〉

〈水溶液に電流が流れるかを調べる実験装置〉

結果(電流:○…流れた,×…流れなかった)

水溶液 溶質 電流 電極での変化
砂糖水 砂糖(ショ糖) × 変化なし。
食塩水 塩化
ナトリウム
気体が発生。
刺激臭。
塩酸 塩化水素 気体が発生。
刺激臭。
エタノール
水溶液
エタノール × 変化なし。
水酸化ナトリウム水溶液 水酸化
ナトリウム
気体が発生。
塩化銅水溶液 塩化銅 気体が発生。刺激臭。赤褐色の物質がつく。
精製水 × 変化なし。

2 原子の構造とイオン

(1)原子の構造

 原子は中心にある原子核とその周りをまわる電子からできています。

〈原子の構造(ヘリウム原子の例)〉

  • 原子核の構造

     +の電気をもった陽子と電気を帯びていない中性子からできています。原子1つにふくまれる陽子の個数を原子番号といいます。つまり,原子の種類によって陽子の個数は異なり,同じ原子ならば原子1つにふくまれる陽子の個数は同じになります。

    陽子と中性子の質量はほぼ同じとなります。

  • 電子

     −の電気を帯びたもので,電子の質量は陽子や中性子の質量に比べると大変小さくなります。(約1840分の1となります。)

(2)原子の陽子数と電子数

 原子1つあたりにふくまれる陽子の個数と電子の個数は等しくなります。つまり全体として電気を帯びていないことになります。

電気を帯びていない状況を「電気的に中性である」といいます。

(3)イオン

 原子が電子を失ったり,受けとったりして電気を帯びたものをイオンといいます。

  • ①陽イオン…原子が電子を失って全体として+の電気を帯びたものを,陽イオンといいます。
  • ②陰イオン…原子が電子を受けとって全体として−の電気を帯びたものを,陰イオンといいます。

原子には電子を失いやすいもの(陽イオンになりやすいもの)と受けとりやすいもの(陰イオンになりやすいもの)があります。

〈陽イオンと陰イオンのでき方〉

(4)イオン式とその表し方

 原子の記号を用いてイオンを記号で表したものをイオン式といいます。表し方は原子の記号の右上にやりとりした電子の数や全体として帯びている電気を+や−の記号を使って表します。

(例) Cu2+名称:銅イオン

 銅原子が2つの電子を失って全体として+2の電気を帯びた陽イオンをあらわします。

単原子イオンと多原子イオン

  • ・単原子イオン:1つの原子がイオンになったものをいいます。
    陽イオンは「~イオン」 陰イオンは「~化物イオン」とよびます。
  • ・多原子イオン: 2つ以上の原子が組み合わさり全体として電気を帯びたものをいいます。

〈いろいろな陽イオンと陰イオン〉

①陽イオン

陽イオン イオン式 陽イオン イオン式
水素イオン H+ 亜鉛イオン Zn2+
ナトリウムイオン Na+ マグネシウムイオン Mg2+
カリウムイオン K+ カルシウムイオン Ca2+
銀イオン Ag+ バリウムイオン Ba2+
銅(Ⅱ)イオン Cu2+ アンモニウムイオン NH4+

②陰イオン

陰イオン イオン式 陰イオン イオン式
フッ化物イオン - 水酸化物イオン OH-
塩化物イオン Cl- 硝酸イオン NO3-
酸化物イオン O2- 硫酸イオン SO42-
硫化物イオン S2- 炭酸イオン CO32-

3 電解質とイオン

(1)電離

 物質が水にとけて陽イオンと陰イオンに分かれることを電離といいます。電解質は水にとけて電離しますが,非電解質は水にとけても電離せずに分子のまま水中に散らばります。電解質が水にとけると電気を通すのは水溶液中にイオンがあるからです。しかし,電解質が水にとけても水溶液全体は電気を帯びていません。

(2)電離の様子

(例) 食塩(塩化ナトリウム)が水にとけた場合
 NaCl→Na+Cl

物質が電離する様子を表した式を電離式といいます。

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