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酸化力対決！！『単体陽子』VS『フッ素』
『単体の陽子』は電子を一つも持っていないので、他の元素から電子を奪う力が『フッ素』よりもさらに強そうな気がするのですが、実際はどうなのでしょうか？ 例えば、単体陽子の気体（実現は困難でも、仮にあるとして）の中でナトリウムが燃えるような反応をしますか？ 推測なのですが、つまり、単体陽子がナトリウムから電子を完全に剥ぎ取り、単体陽子は電子を貰い水素になるような反応をしたりするのでしょうか？（もちろん、こんな反応があるとしたら、化学反応または酸化還元反応という定義から完全に外れる反応かもしれませんが）
- 化学
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フッ素の酸化力が最強であるのは「通常に存在する物質のうち」という条件がつきます。 ただし、フッ素の反応性（一部の希ガスとも反応する）を考えると、通常に存在という のも怪しいものですが．．． 質問者様が条件提示されているように、陽子は単独で存在できません。 水中では、Ｈ３Ｏ＋になってかなり安定化されますが、Ｈ＋の単独の存在は無理です。 Ｆ原子は酸化力が強いですが、Ｎｅ＋はもっと酸化力が強いはずです。 Ｎｅはイオン化エネルギーが非常に大きいですが、高温にして紫外線やＸ線をあてると 電子が励起して、Ｎｅ＋を短時間作ることは可能だと思います。 同様に、Ｈに多大なエネルギーを投入してＨ＋が作れるとすれば、それｈがＦ原子などと 比較にならないくらいの酸化力を持つはずです。
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- alwen25
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＞放射線としての高エネルギーを持った陽子ではなく、普通の化学実験のように、『陽子の気体』とナトリウムを反応させるようなことは出来ないのでしょうか？ こういう実験は、高エネルギーで行えば、核反応になるのかも知れませんが 低エネルギーでは、通常の化学反応（電子状態変化のみ）です。 （陽子とナトリウム原子核の衝突ではなく、陽子とナトリウムの電子との 衝突をイメージしてください） この例では、ありませんが 卒業研究でこれに近い理論研究（実験ではありません）を しました。
補足
ご回答ありがとうございます！ 低エネルギーであれば、核反応にならず、陽子とナトリウムの電子が反応し、化学反応になるということなのですね、 これに近い理論研究をなされていたということですので、是非お聞きしたいのですが！ 理論的には、陽子とナトリウムが反応すると、陽子がナトリウムの電子を引き寄せた形で化合した、『陽化ナトリウム』なる物質になるのでしょうか？ 興味がありますので、是非お教えください！
- alwen25
- ベストアンサー率21% (272/1253)
＞しかし、物理学で扱う素粒子の一つである『陽子』そのものは、化学で扱う『水素イオン』とは性質が異なるはずです、 これは、水溶液中では、「単体陽子」が存在できないことと関係します。 化学でこういうことを扱うのは化学反応論（物理化学）の 素過程の話で、「単体ナトリウム原子」と陽子を衝突させることに なります。電荷を持っていないものを加速するのは実験的に 難しいため陽子のほうを加速します。 「単体ナトリウム原子」というのは分かりやすくするために書いたもので 実際は、１個のナトリウム原子です。 この反応は電子捕獲といっているようですが 酸化還元反応に違いはありません。
補足
ご回答ありがとうございます！ 『陽子』と『ナトリウム』の反応は化学反応論（物理化学）で扱うのですね そして、『陽子』と『ナトリウム』を反応させる場合、陽子を加速させる必要があるとのことですが、 放射線としての高エネルギーを持った陽子ではなく、普通の化学実験のように、『陽子の気体』とナトリウムを反応させるようなことは出来ないのでしょうか？ エネルギーの高い陽子線とナトリウムの反応だと、また違った核物理的な複雑な反応になってしまいそうなのですが、どうなのでしょうか？ また、陽子とナトリウムの反応生成物質は、陽化ナトリウムということになるのでしょうか？？ そしてこのような反応は酸化還元反応に違いはないということなのですね。 あと、『陽子の気体』があったとしたら、その中でナトリウムは燃えるような反応をするのでしょうか？ 是非お教えください！！
>まさかの、『陽化ナトリウム』ということでしょうか、そんな物質があったなんて！ 感激されているところ申し訳ありませんが、その物質は水素化ナトリウムというありふれた物質を一電子酸化しただけのつまらない代物です。 電気化学の実験室にならどこででも作れます。
補足
ご回答ありがとうございます！ 『水素化ナトリウムを一電子酸化した物質』とは、『ナトリウム』と『素粒子の陽子』が化合した『陽化ナトリウム』と同じ物質なのでしょうか！？ 『陽子』と『ナトリウム』が化合すると、陽子がナトリウムから電子を引き寄せて化合した物質ですよね？ つまり、 Na（ナトリウム）＋P（陽子）＝NaP（陽化ナトリウム） のことですよね？ その『陽化ナトリウム』と『水素化ナトリウムを一電子酸化した物質』は同じ物質なのでしょうか？？ ※『陽子』と『ナトリウム』が化合した物質の名前が分からないので、勝手に『陽化ナトリウム』と呼んでいます。 是非お教えください！！
- Tacosan
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あ, #4 はさすがに単純化しすぎです. 酸化とか還元の能力を考えるなら, 本来は還元電位で勝負しなければならないです. ただ, 「裸の原子核」では還元電位の測りようもないので, 手を抜いて「イオン化エネルギーとか電子付加エンタルピーとかで勝負したらどうなるんだろう」というところを書いてみました. ぶっちゃけた話「Na^+ が F から電子を奪える」とは思えないので, ね. Na と H^+ があったらどうなるかというと.... [NaH]^+ かなぁ. Na + H^+ や Na^+ + H よりも [NaH]^+ の方がほんのちょっとだけエネルギー的に安定っぽい感じがする.
お礼
ご回答ありがとうございます！ 電子を取り去った裸の原子核では、酸化還元電位の計りようがないので、化学的にはなかなか裸の原子核の酸化力を定義するのが難しいということなのですね、でも、回答者様が質問を柔軟に解釈して頂き、イオン化エネルギーなどから裸の原子核の酸化力を考えて頂いたということなのですね。 『Na＋』が『F』から電子を奪えるとは思えないのですね、つまり、元素から電子一個取り去ったとしても、フッ素より酸化力が小さい元素もあるということなのですね、今回の質問で凄いことを知った気分です、ワクワクしました。
補足
ご回答ありがとうございます！ 陽子とナトリウムが反応したら、［NaH］＋という物質になるのですね、ということは、まさかの、『陽化ナトリウム』ということでしょうか、そんな物質があったなんて！いやー凄いです感激ですワクワクです（笑）、初めて知りました！ フッ素とナトリウムが化合したフッ化ナトリウムは極めて安定な物質だと思うのですが、しかし、陽化ナトリウムは電気的にまだかなりプラス側に偏った物質のような気がします、とすると、『陽化ナトリウム』自体もフッ素を凌駕するかなりの酸化剤になりそうですが実際はどうなのでしょうか？ また、陽子はフッ素より酸化があり、陽子とナトリウムの化合物があるのなら、反応状況としてはまさしく『陽子の気体』の中でナトリウムは、陽化ナトリウムの煙りをもくもくと上げながら爆発的に反応するのでしょうか？ 是非知りたいです！
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
Ne^+ は単体 Ne から電子を 1個引っぺがしたものであって「ネオンの原子核」ではありません. そしてもちろん「α線」でもありません. H やら He やらで計算してみると ・水素のイオン化エネルギーは 1312 kJ/mol = 13.6 eV, 結合エネルギー 104 kcal/mol = 4.5 eV を加味して H^+ + e^- = (1/2)H + 15.8 eV 程度 (水素分子のイオン化エネルギーは 15.43 eV くらいらしい). ・ヘリウムに対しては第1イオン化エネルギーが 2372.3 kJ/mol = 24.5 eV なので He^+ + e^- = He + 24.5 eV 弱. ・おまけにアルゴンは 15.8 eV, キセノンは 12.1 eV 程度でそれぞれ窒素分子, 酸素分子と同程度らしい. ... えぇと, 「裸の水素原子核」使うくらいなら窒素分子イオンの方が (まだ) 簡単なような.... 「原子番号 Z の原子」における K殻電子のポテンシャルは自由電子に対し -13.6Z^2 eV だから原子番号の大きな原子 (の裸の核) を持ってこれれば形式的に X^Z+ + e^- = X^(Z-1)+ + 13.6Z^2 eV と書け, 極端な例として Lv を使えば 183 keV とかいうふざけた数字になる. まあ, (「プロトン」などを含めて) 「裸の原子核を持ってこれれば」という条件が付くので「数字のお遊び」でしかないですが.
補足
ご回答ありがとうございます！ ヘリウムとネオンの元素記号が似ていたので両者を間違えてしまいました（笑）、 つまり、どんな元素でも電子を一つでも取り去れば、その状態となった元素は、フッ素よりも、電子を奪う力が強いであろうということなのでしょうか？ あと、『単体陽子』や『電子を取り去った元素』は『普通の元素』とどんな反応をするのでしょうか？ 例えば、実際に『陽子の気体』を用意するのはとても現実的ではないと思うので、思考実験と仮定して、 『単体陽子の気体』の中で普通の元素のナトリウムはどのような反応をするのでしょうか？フッ素をも凌駕するのなら爆発反応をするのでしょうか？ またその際、陽子とナトリウムの反応生成物質は何になるのでしょうか？ それは、陽子がナトリウムの電子を引き寄せて、陽化ナトリウムでしょうか？（笑） はたまた、陽子がナトリウムの電子一個を完全に剥ぎ取り、陽子は水素になるのでしょうか？ とても知りたいです！！
- tengenseki
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２Ｈ＾（＋）＋２ｅ＾（－）→Ｈ2（ｇ）・・・０ｖ Ｆ2＋２ｅ＾（－）→２Ｆ＾（－） ・・・ ２．８７ｖ でフッ素の酸化力の方が強い。 Ｎａ＾（＋）＋ｅ＾（－）→Ｎａ（ｓ） ・・・ ２．７１４ｖ でプロトンはＮａから電子を奪う。これは化学の本に良く出てくる カチオンのイオン化傾向からも明らか。
お礼
ご回答ありがとうございます！ 誤解を招いてしまう質問の仕方で申し訳ありませんでした。 確かに、強酸性の物質が放出する『水素の陽イオン（プロトン）』と『フッ素』の酸化力を比べるのなら、フッ素の方が酸化力が高いと思いますが、 しかし、物理学で扱う素粒子の一つである『陽子』そのものは、化学で扱う『水素イオン』とは性質が異なるはずです、 なので、水素イオンではなくて、素粒子の『陽子』と『フッ素』は、どちらの方が、他の元素から電子を奪う力が強いのだろうか？ という質問になります。
補足
ご回答ありがとうございます！ 大変申し訳ありません、『単体陽子』とは、塩酸や硫酸などの、酸性の物質が放出する『水素の陽イオン、H＋』のプロトンのことではなく、 あくまでも、物理学で出て来る素粒子の一つである『単体の陽子』のことであります。 その『単体陽子』とナトリウムなどの元素は反応するのだろうか？ という質問となります。
- buta_daeth
- ベストアンサー率18% (9/50)
物理か物理科学の放射線の問題になると思います。 α線：ヘリウムの原子核 （陽子２＋中性子２） β線：電子 単体陽子は存在するのか知りませんが。 役にたたなかったらすいません。
補足
ご回答ありがとうございます！ α線やβ線や陽子線のように放射線としてではなく、あくまでも『単体陽子の気体』と『ナトリウム』は、反応するのか？ 反応するとしたら、どのような反応をするのだろうか？ つまり、フッ素より電子を奪う力が強いのかという質問になります。 陽子の放射線としての作用ではなく、あくまでも放射線としてのエネルギーをもたない『単体陽子の気体』と元素の反応が知りたいので、化学と物理学の中間のような質問だと思います。
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補足
ご回答ありがとうございます！ 『Ne＋』とは、ネオンの原子核そのもののことですよね、 つまり『α線の気体』は『フッ素』より酸化力が強いということなのですね、 さらに、酸性の物質が放出する『水素イオン』ではなく、 水素の原子核そのもの、つまり、『素粒子の陽子』は『フッ素』より酸化力が比較にならないくらい強いということなのですね。 フッ素より凄いというのなら、『陽子の気体』の中でナトリウムはいとも容易く燃えるかもしれませんね、その未知の反応の様子を見てみたいですね（笑） しかし、『陽子の気体』を作るのは現実的に難しいということですね では、仮に思考実験で、何らかの方法で『陽子の気体』が用意出来たとして、その中でナトリウムはフッ素の時よりも爆発的に燃えたりするのでしょうか？ また、『陽子』と『ナトリウム』の反応生成物は何になるのでしょうか？ 私の勝手な推測では、陽子がナトリウムから電子を奪い、陽子は水素となる気がします、なので、反応の状況として、ナトリウムがまばゆい閃光を放ち水素ガスとなって消えるイメージです（笑）、しかし、電子を剥ぎ取られたナトリウムは一体何になるのでしょうか？それが不明です。