化学は「価電子」のサイエンスである

コロナのために交代勤になって平日朝に更新してる。さて化学は物質や化学反応をあつかう学問だ。でも物理学でも生物学でも物質をあつかうし、反応も対象になっている。じゃあそもそも化学ってなんなのだろう？

化学は「価電子」のサイエンス

以前のブログ (元素の話①錬金術が見つけた元素) で話したように化学は元素の上に立つサイエンスだ。元素は原子と言いかえてもいいんだけど、この原子には個性があるから同じ個数の原子を集めても種類が違うとまったく違ったものができてしまう。例えば、水素原子を 2 個と酸素原子を 1 個集めると水になるけど、塩素原子 2 個とマグネシウム原子 1 個では塩化マグネシウムになってしまう

もう一つの見方として化学は価電子のサイエンスと捉えることもできる。下に示した炭素原子を見てほしい。原子は粒みたいなものなんだけど、その中では真ん中に原子核があって周りを 6 個の電子が回っている。電子のうち 2 個は内側の円を回り、残りは外側の円を回っている。この外側の電子は「価電子」と呼ばれていて、原子の性質や化学反応を決定しているんだ

化学では原子核と価電子以外の電子はほとんど意識されない。だからエタノールも実際には左下のような原子の粒がくっついた構造なんだろうけど、化学では真ん中のように見えもしない結合の線がメインになり、さらには右下のように水素原子と炭素原子も消えて線だけで表される。実際には存在しない「輪郭」だけで絵画が描けるのと似てなくもない

原子の重さのほとんどは原子核の重さで、電子はとても軽い。でもその電子が化学では大切な働きをしているのは不思議なことだね