ちょっと、そこ！塩化物サプライヤーとして、私は塩化物イオンの構造についてよく質問されます。そこで、シンプルでわかりやすい方法で説明しようと思いました。
基本から始めましょう。塩素は周期表上の元素で、記号は Cl、原子番号は 17 です。自然状態では、塩素原子は核内に 17 個の陽子を持ち、その周りを 17 個の電子が周回しています。電子は、さまざまなエネルギーレベルまたはシェルに配置されます。最初のシェルは最大 2 個の電子を保持でき、2 番目のシェルは最大 8 個の電子を保持でき、3 番目のシェルは残りの電子で満たされ始めます。
塩素原子の場合、電子配置は 2、8、7 です。つまり、最初の殻に 2 個の電子、2 番目の殻に 8 個、3 番目の殻に 7 個の電子があることを意味します。さて、原子はその最外殻が満たされているときに最も安定します。周期表の主族の元素の場合、完全な外殻は通常 8 個の電子を持つことを意味します (オクテット規則)。
塩素原子は実際には、さらに 1 つ電子を獲得して 3 番目の殻を満たし、その安定した配置を達成したいと考えています。塩素原子が電子を受け取ると、Cl⁻と書かれる塩化物イオンになります。この余分な電子は、塩化物イオンにマイナスの電荷を与えます。
構造的には、塩素イオンの核は塩素原子と同じです。正の電荷をもつ陽子がまだ 17 個あります。しかし、今は電子が 18 個あります。余分な電子が 3 番目の殻に追加され、電子配置が 2、8、8 になります。
塩化物イオン内の電子は、原子核の周りに球状の雲のような形で配置されています。第 1 殻と第 2 殻の内部電子は原子核に近くなり、よりしっかりと保持されます。 3 番目の殻内の電子はさらに外側にあり、化学反応に関与しやすくなります。
塩素イオンの大きさは塩素原子よりも大きくなります。これは、追加の電子により外殻内の電子間の反発が増大するためです。その結果、電子雲が膨張し、イオンが占める空間が大きくなります。
ここで、塩素イオンが他の物質とどのように相互作用するかについて話しましょう。塩化物イオンは自然界では非常に一般的であり、多くの化合物に関与しています。最もよく知られている化合物の 1 つは次のとおりです。塩化ナトリウム、または食卓塩。塩化ナトリウムでは、ナトリウム (Na) の外殻に電子が 1 つあります。この電子はすぐに手放されて、正電荷を持つナトリウムイオン (Na⁺) が形成されます。塩化物イオンとナトリウムイオンは、反対の電荷により互いに引き付けられ、イオン結合を形成します。結果として得られる塩化ナトリウムの構造は、各ナトリウム イオンが 6 つの塩化物イオンに囲まれ、各塩化物イオンが 6 つのナトリウム イオンに囲まれた三次元格子になります。
もう一つの重要な化合物は、塩化カルシウム二水和物粉末。カルシウム (Ca) は、その外殻に 2 つの電子を持っています。これら 2 つの電子を失ってカルシウム イオン (Ca²⁺) が形成されます。電荷のバランスをとるには、各カルシウムイオンに対して 2 つの塩化物イオンが必要です。塩化カルシウム化合物は固体状態でも結晶格子構造を形成する。
塩化カリウムも重要な塩化物化合物です。カリウム (K) は外殻に電子を 1 つ持っています。この電子を失ってカリウムイオン (K⁺) が形成され、塩化物イオンと結合して塩化ナトリウムと同様のイオン格子構造を持つ塩化カリウムが形成されます。
溶液中では、塩化物イオンは自由に動き回ります。たとえば、塩化ナトリウムが水に溶解すると、イオン結合が切れ、ナトリウムイオンと塩化物イオンは水分子に囲まれます。水分子のプラス端（水素原子）は塩化物イオンに引き寄せられ、マイナス端（酸素原子）はナトリウムイオンに引き寄せられます。
塩化物イオンは生物系でも重要な役割を果たします。私たちの体内では、塩化物イオンが体液と電解質のバランスの維持に関与しています。また、細胞、特に神経系や胃酸の生成において適切に機能するためにも重要です。
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参考文献
- TL ブラウン、ルメイ 英、英バーステン、CJ マーフィー、首相ウッドワード (2018)。化学: 科学の中心。ピアソン。
- チャン・R.、ゴールズビー、KA (2016)。化学。マグロウ - ヒル教育。