２　イオン結合と結晶ｈ

【イオン結合】

　陽イオンと陰イオンは，電気的な力（静電気力またはクーロン力という）によって結合する。これをイオン結合という。イオン結合によって，生じる結晶がイオン結晶である。　

例題　次のイオンからなる物質を化学式で書け。

(1）炭酸ナトリウム　　(2）硫酸鉄（�V）　　(3）酸化カルシウム　　(4）硝酸銅（�U）

(1)　Na₂CO₃　　(2)　Fe₂(SO₄)₂　　(３)　CaO　　(４)　Cu(NO₃)₂

例題　次の物質の中から，イオンからなる物質をすべて選べ。

　　�@　二酸化炭素　�A　硫酸ナトリウム　　�B　水　　�C　塩化アンモニウム　　�D　硝酸カリウム

　　　�A，�C，�D　（陰イオンと陽イオンに分けれれるものを選ぶ）

【イオン結晶】

結晶の構成粒子の配列を示したものを結晶格子といい，その最小単位を単位格子という。陽イオンと陰イオンが1：1イオン結晶には塩化ナトリウム型，塩化セシウム型，硫化亜鉛型がある。

イオン結晶の安定性

例題　塩化ナトリウムの結晶の単位格子を図に示した。

(1)　単位格子に含まれるナトリウムイオン，塩化物イオン
　の数はそれぞれ何個か。

(2)　1個のNa^＋のすぐそばにあるCl⁻は，中心間距離が何
　nmのところに何個か。√2＝1.4，√3＝1.7

(3)　1個のNa^＋のすぐそばにあるNa^＋は，中心間距離が何
　nmのところに何個か。

(5)　塩化ナトリウムの結晶の密度は何g/cm³か。Na＝23，Cl＝35.5

(6)　半径Rの陰イオンと半径rの陽イオン（R＞r）が接し，さらに陰イオンどうしも互いに接しているNaCl型構造をつくって
　いるとき， r/Rの値はいくらか。また，この結晶が不安定になるのは，この値より小さいときか，大きいときか。

(1)　Na^＋4個，Cl⁻4個　(2)　6個。接しているNa^＋とCl⁻の中心距離なので，左下図の x なので， x ＝0.56/2＝0.28〔nm〕

(3)　12個。最も近いNa^＋どうしの距離は，右図の yなので，y＝0.28×1.4＝0.392≒0.39〔nm〕　

(4)　問題の格子の体積は，一辺が0.56nm（＝5.6×10⁻⁸cm (1nm＝1×10⁻⁶�o) ）なので，体積は (5.6×10⁻⁸)³cm³

　　この中にNa^＋とCl⁻が4個ずつ入っているので，NaCl 4個分の体積となる。NaCl 1mol（＝6.0×10⁻²³個）では，　　　

　　(5.6×10⁻⁸)³×6.0×10²³/４＝26.4≒26〔cm³〕

(5)　(4)より，NaCl 1mol（＝58.5g）の体積は26.4cm³なので，密度は58.5/26.4＝2.21＝2.2〔g/cm³〕

(6)　陰イオンと陽イオンが接触し，さらに陰イオンどうしも接触すると，右下図のようになる。これより，

4R＝(2R＋2r)×√2，r/R＝√2−１＝1.4−1＝0.40。陰イオンが接していない方が安定なので，

陽イオンが大きいほど安定（小さいほど不安定）になる。したがって，r/Rは0.40より小さいと

結晶は不安定になる。