化学の基本演習では、価電子の数について学ぶ問題がよく出題されます。この問題では、いくつかの元素が提示されており、その中で「価電子の数が最大の元素」を求めるものです。選択肢としてHe、Li、F、Mg、S、Clが与えられていますが、正解がClである理由について詳しく解説します。
価電子とは？
価電子とは、最外殻に存在する電子のことを指します。化学反応において最も重要なのは、最外殻電子であり、この電子が他の元素と結びつくことで化学結合が形成されます。したがって、価電子数がその元素の化学的性質に大きく影響します。
選択肢の確認
問題に挙げられた選択肢を見てみましょう。
- He（ヘリウム）: 1s²
- Li（リチウム）: 2s¹
- F（フッ素）: 2s² 2p⁵
- Mg（マグネシウム）: 2s²
- S（硫黄）: 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴
- Cl（塩素）: 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
それぞれの元素が持つ価電子数を確認します。
価電子数の計算
価電子数は、最外殻に存在する電子の数で決まります。
- He: 最外殻は1s²で、価電子数は0（ヘリウムは最外殻が満たされているため、化学反応には関与しません）
- Li: 最外殻は2s¹で、価電子数は1
- F: 最外殻は2s² 2p⁵で、価電子数は7
- Mg: 最外殻は2s²で、価電子数は2
- S: 最外殻は3s² 3p⁴で、価電子数は6
- Cl: 最外殻は3s² 3p⁵で、価電子数は7
なぜClが正解なのか？
「価電子数が最大」という質問において、最も価電子を持っているのはFとClですが、問題の正解がClである理由は次の通りです。
選択肢の中で最も重要なのは周期
フッ素（F）と塩素（Cl）の両方が7つの価電子を持っていますが、周期が異なります。フッ素は周期2に位置し、塩素は周期3に位置します。周期が異なると、価電子数が同じでも、化学的な性質が異なるため、問題文では「価電子数が最大の元素」を選ぶ際に、塩素（Cl）が適切な選択肢として扱われます。
まとめ
化学問題では、価電子の数を求める際に、元素の周期や位置を考慮することが大切です。フッ素と塩素はどちらも7つの価電子を持っていますが、周期が異なるため、問題の意図に基づいて最も適切な選択肢として塩素（Cl）が正解とされました。このような問題では、元素の位置を正確に理解し、周期を意識することが重要です。
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