【高1化学】分かりやすい結晶の種類と物質の見分け方

こんにちは!櫻學舎講師の菊池涼です!

 

今回は高校化学の学習で分かりにくい…でも覚えて見分けなければならない結晶の種類について解説していきたいと思います。

1 結晶の種類

まず初めに結晶の種類はどのように分けられるのか見ていきましょう。

結晶はイオン結晶、分子結晶、共有結合の結晶、金属の結晶に分類されます。

代表的な物質は以下の通り。

 

イオン結晶…塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム

分子結晶…二酸化炭素、水

共有結合の結晶…ダイヤモンド、黒鉛

金属の結晶…銅、鉄

 

うむむ…すんなり納得がいくものもあれば、なぜそこに分類されるのか分からないものも…。

 

しかし心配ご無用!

結晶の種類ごとに見ていくことで一つずつ解決していきましょう!

ポイントは二つ以上のことを関連づけて覚えるです!

 

2 結晶の分類

2.1 金属の結晶

金属の結晶

一つ目は最も分かりやすい金属の結晶から。

金属の結晶は金属元素の原子が金属結合することで形作られます。つまり、非金属元素は含まれず、金属元素オンリーの結晶が作られるということ。

 

だから物質は銅、鉄、アルミニウムなどそのまんま、金属しかありません。

 

これは分かりやすいですね。

 

2.2 イオン結晶

イオン結晶

二つ目は今後の学習で何度も出てくるイオン結晶。

イオン結晶は金属元素と非金属元素の原子がイオン結合で結びつくことによってできる結晶です。イオン結合とは陽イオンと陰イオンの結びつきのこと。つまり金属と非金属のハイブリットがイオン結晶です。

 

塩化ナトリウムを例に出すと

ナトリウムイオン\(Na^{+}\)に 塩化物イオン\(Cl^{-}\)が静電気力によってくっつく結合。

式に表すとこうなります。

$$Na^{+} + Cl^{-} = NaCl$$

 

物質の例としては塩化ナトリウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウムなどで

「(非金属元素)化(金属元素)」の形で表記されます。

 

次からややこしくなってきますが、まずは金属の結晶は金属オンリー、イオン結晶は金属と非金属のハイブリットだということを頭に入れておいてください。

 

2.3 分子結晶

残る二つ、分子結晶と共有結合の結晶はどちらも非金属元素の原子からできていて違いが分かりにくいのですがそれぞれの造りが分かると判別しやすいと思います。

 

分子結晶は他の結晶と異なり分子が分子間力で規則正しく配列してできています。また、これも非金属元素オンリーの結晶です。

 

物質の例としては二酸化炭素、ヨウ素、水。基本、これらは分子結晶なのだと覚える必要があるのですが、ん…?一つ微妙な物質がありますね。そう、二酸化炭素。前項で述べた「()化()」の形をしています。しかし二酸化炭素は「化」の前も後ろも非金属元素。金属元素が含まれていないので迷ったとしても分子結晶だと分かります。

 

2.4 共有結合の結晶

共有結合の結晶

共有結合の結晶は非金属元素の原子が共有結合してできた結晶です。とはいっても分かりにくいので物質を見ていくとダイヤモンド、黒鉛、ケイ素、二酸化ケイ素があります。炭素の単体(同素体)とケイ素の単体及び化合物ですね。ちなみに二酸化ケイ素も非金属同士の結晶なのでイオン結晶ではありません。

 

では分子結晶と何が違うのかを矢印で表すとこうなります。

分子結晶   :非金属元素の原子→(共有結合)→分子→(分子間力)→分子結晶

共有結合の結晶:非金属元素の原子→(共有結合)→共有結合の結晶

 

つまり、ある意味で共有結合の結晶は大きな一つの分子と見ることができます。共有結合の結晶は共有結合止まり、分子結晶は分子間力で結びつくまでということも覚えておいてください。

 

分子結晶も共有結合の結晶も物質の数が多くあるわけではありません。物質の結晶がどのように作られているのか他と関連させることで見分けやすくなるのではないかと思います。

では実際に問題を解いてみましょう!

3 確認問題

Q 以下の物質の結晶の種類を答えよ。

二酸化ケイ素

二酸化炭素

塩化カリウム

マグネシウム

二酸化ケイ素…共有結合の結晶

二酸化炭素…分子結晶

塩化カリウム…イオン結晶

マグネシウム…金属の結晶

4 まとめ

今回のようにややこしい問題に直面した時、大切なのは二つ以上のことを関連づけて覚えることです。金属の結晶は金属オンリー、イオン結晶は金属と非金属のハイブリットや、共有結合の結晶は共有結合止まり、分子結晶は分子間力で結びつくまでなどです。難しいことほど覚えてしまえば得点源に繋がりますしライバルとの差も広げることができます。苦手は早めにつぶして志望校に近づきましょう!

 

以上、「分かりやすい結晶の種類と物質の見分け方」でした!

わからなくなったら「関連付け」で思い出そう!
本日も最後まで読んでいただいてありがとうございました!結晶の種類、覚えづらいですよね。でも、そんな時は2つ以上のことを関連付けしてさくっと覚えていきましょう!何かわからないことがあったらいつでも相談してくださいね!原則24時間以内には返信します!勉強以外の悩みでも、何でもご相談ください!
  

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ABOUTこの記事をかいた人

1996年9月24日生まれ。岩手県一関市出身。一関第一高等学校卒。東北大学工学部機械知能航空工学科の2年生。趣味はバレーボール。バレーボールサークルと映画部に所属。好きな映画はスター・ウォーズ。得意科目は英語。好きな食べ物は茶碗蒸し。