イオン式２

質問

高校２年生です。イオン式でＨやＯなどについている＋やーは、どっちにも表せるということでしょうか。また、イオン式では、なぜ、水素が絡んでくるのでしょうか。イオンは水の中で分解されるからですか。それから、「リン酸イオンのイオン式を書け」という問題が出たのですが、どうやったら「ＰＯ４」というふうにＯが４つ結びついている、とその場で考えることができるのでしょうか。電子の結合の仕方を考えてみても、Ｏが４つも結合してしまうとＰの電子が足りなくなってしまって、共有結合が成り立たないのですが。よろしくお願いします。

回答No.2

shkwta · ベストアンサー

※ここでは、右上の記号を[ ]に入れて表わします。

(1)イオン式でＨやＯなどについている＋やーは、どっちにも表せるということでしょうか。
　化学の教科書には、H[+], OH[-], H3O[+], NH4[+], NO3[-], SO4[2-] などが出てきて、ものによって、+だったり-だったりします。これは、それぞれ決まっているものです。どっちにも表わせるということはありません。
　『なぜその式になるのか』は理論がありますが、根本的な話になると非常に難しいので、習いたてのうちはそのまま覚えることを勧めます。

(2)イオン式では、なぜ、水素が絡んでくるのでしょうか。イオンは水の中で分解されるからですか。

　もう少し先で「酸・塩基」について学ぶと思います。水素を含んだ化合物の中には、水に溶かすと水素をH[+]として放出するものがあります。そのような化合物を酸といいます。また、水の中で陽イオンと陰イオンに分かれることを電離といいます。
　たとえば、H2SO4の場合、
　　H2SO4 → 2 H[+] + SO4[2-]
　と電離します。 H[+] を2つ放出するので、残りの部分が[2-]になるわけです。

もし、H3PO4 であれば、
　　H3PO4 → 3 H[+] + PO4[3-]
　と電離して、3個のH[+]を放出するので、残りの部分は[3-] になります。

(3)「リン酸イオンのイオン式を書け」という問題が出たのですが、どうやったら「ＰＯ４」

　「リン酸イオン」というのがPO4[3-] の名前です。これは覚えなければなりません。

なお、H2SO4は「硫酸」、SO4[2-]は「硫酸イオン」
　　　H3PO4は「リン酸」、PO4[3-]は「リン酸イオン」
というように、「○○酸」と「○○酸イオン」には対応関係があります。

(4)電子の結合の仕方を考えてみても、Ｏが４つも結合してしまうとＰの電子が足りなくなって

　Pは最外殻電子が5個ですが、形式電荷をつけてP[+]とすると、最外殻電子が4個になってSiと同じ電子配置になります。Oは最外殻電子が6個ですが、形式電荷をつけてO[-]とすると、最外殻電子が7個になってFと同じ電子配置になります。
　これらが、SiF4と同じ形に共有結合すると、PO4になります。その場合の電荷は、P[+]が1個とO[-]が4個で PO4[3-] となります。

　SO4[2-] や ClO4[-] も同じパターンの結合です。
　NO4[3-] ができなくて NO3[-]になるのは、N原子が小さいからです。

※形式電荷は、結合を説明するためだけのもので、実際の電荷の分布は異なります。

　また、「電子８個で安定な結合になる」という法則（オクテット則）はいつも成り立つわけではありません。C,H,O,N,F,Cl,Si,Na,Mgなどの化合物では有用ですが、多くの元素ではむしろ例外のほうがずっと多いものです。

お礼

ありがとうございました。とても参考になりました。またよろしくお願いします。

回答No.4

ssk0723

原子のイオンの価数はその原子中の陽子の価数とその原子中の電子数の差ですから。Ｈ－、Ｏ＋も作ろうと思えば作れます。
たとえばＮａＨなんかはＮａ＋とＨ－からできています。

水素が絡んでくるのは水素を含む化合物が多いか、分かりやすいからじゃないでしょうか。

リン酸イオンはＰが＋５で、Ｏが－２だからおかしくはないです。

あと、参考までに書きますが、１００％イオン結合、あるいは１００％共有結合の化合物はありません。必ずどちらかを含みます。

回答No.3

パんだ パンだ（@Josquin）

http://okweb.jp/kotaeru.php3?q=1372785　の＃２さんが混乱させるような書き方をされているので・・・

回答No.1

Ichitsubo

前半の質問「イオン式でＨやＯなどについている＋やーは、どっちにも表せるということでしょうか。また、イオン式では、なぜ、水素が絡んでくるのでしょうか。」について、全く意味がわからないので補足をお願いします。

後半の質問「リン酸イオンのイオン式を書け」ですが、これはPO4^3-と答えれば良いだけだと思います。
( ^x は右肩に小さく書く意味)

「どうやったら「ＰＯ４」というふうにＯが４つ結びついている、とその場で考えることができるのでしょうか」については、基本的な知識なので知っておくしかないことだと思います。

またリン酸イオンの構造について回答しておきましょう。
リン酸(リン酸イオン)の構造式は高校化学の範囲をこえていますが、入試などでは聞かれることもある範囲ですね。

リン酸の構造を書き表せばO=P(OH)3となります。
1つのＯが二重結合でついたＰ原子にヒドロキシル基が3つついた構造です。
Ｐの持つ価電子５つが全て結合に関与しています。
電子8個のルールにならないと思うかも知れませんが、これでよいのです。
リン酸イオンはこのリン酸から全ての水素が水素イオンとして抜け出ていった形ですが、実際には4つのＯ原子に等しく電荷が分散してしまっている構造をしています。