カチオンとアニオンとは？

質問

最近、化学を勉強し始めました。
カチオンとアニオンが分かりません。
テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとありますが、分からないため、それらの結合次数が求められません。
基礎かもしれませんが、どなたか教えてください。

回答No.5

rei00 · ベストアンサー

> カチオンとアニオンが分かりません。

　既に回答がありますが，カチオンとは (+) の電荷（正電荷）を持ったイオンの事です。日本語では「陽イオン」と言います。逆にアニオンは (-) の電荷（負電荷）を持ったイオンで「陰イオン」と言います。

　『最近、化学を勉強し始めました。』との事ですので，敢えて注意しておきますが，化学の用語で「プラスイオン」や「マイナスイオン」はありません。上記の様に「陽イオン」または「陰イオン」と言います。

> テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとありますが、

　何か勘違いしていませんか？　でなければ，教科書が間違っています。「CN+」や「CN-」の「+」や「-」は正電荷を持っている事及び負電荷を持っている事を示していますから，「CN+」はカチオンで「CN-」はアニオンです。つまり，「CN+ カチオン」と「CN- アニオン」です。

> CNとCNカチオン、CNアニオンの結合次数を求めていますが、使用しているテキストには等核二原子分子しか記載されておらず、異核二原子分子は記載されていません。今求めています。
求め方は違うのでしょうか？

　等核２原子分子でも異核２原子分子でも考え方は同じはずです。同じ様に考えれば良いと思います。

> CN,CN+,CN-の結合次数と結合の強さを考えたかったのですが・・・。

　どの結合の結合次数と結合の強さでしょうか？　どういったレベルの話でしょうか？　『最近、化学を勉強し始めました。』との事から，勝手に「炭素・窒素間の結合」についての「初歩的レベルの話」と考えましたが・・・。

　そうであれば，「CN」，「CN+」，「CN-」で違いは無いと考えて良いと思います。それぞれの構造を考えてみれば解るかと思いますので，以下構造について説明しておきます。

　まず，炭素及び窒素原子の電子配置は，炭素：1s(↑↓), sp(↑), sp(↑), py(↑), pz(↑)，窒素：1s(↑↓), sp(↑↓), sp(↑), py(↑), pz(↑) となっています。

　ここで，両原子の 1s 軌道の電子は結合には関与しませんので考えなくても良いです。で，両原子の電子１個を有する sp 軌道を使って C-N のσ結合が出来ます。さらに，両原子の py 軌道同士，pz 軌道同士の重なりによってπ結合２つが生じます。結果，CN 間は３重結合になります。

　残った軌道と電子をみると，炭素原子には電子１個の sp 軌道が，窒素原子には電子２個（孤立電子対）の sp 軌道がそれぞれ残っています。炭素の sp 軌道は窒素原子とは反対側，窒素の sp 軌道は炭素原子とは反対側，をそれぞれ向いていますので，結合に関与することはできません。したがって，その電子状態を書くと　・Ｃ:::Ｎ:　となります。これが「CN」と書かれている構造です。ですので，より正確に書けば，炭素上の不対電子も示した「・CN」となります。

　この不対電子が存在する炭素の sp 軌道の電子を取り除いてやれば電子（負電荷）が１個減りますから -(-1) = +1 で「+」になります。これが「CN+」ですが，「+」電荷は炭素原子上にありますので「+CN」と書く方が正確です。

　さて，先の不対電子が存在する炭素の sp 軌道は電子を１個受け入れる事が可能です。ここに電子を受け入れた場合 +(-1) = -1 で「-」になります。これが「CN-」です。「-」電荷は炭素上にありますので「-CN」と書く方がより正確なのは先の「+CN」の場合と同じです。

　如何でしょうか。こうみれば「CN」も「CN+」も「CN-」もＣＮ間の結合に関しては同じですね。勿論，炭素の sp 軌道上の電子の数はＣＮ間の結合に影響が無いわけではありませんが，それを議論するのであれば『最近、化学を勉強し始めました』というレベルではないと思いますので・・・。

お礼

ご丁寧に有難うございます。
化学は難しいですね。でも、なんとなくつかめた気がします。後は頑張ってみます。

回答No.6

psa29

皆さんがお書きのように
カチオン＝陽イオン
アニオン＝陰イオンで間違いありませんが、それですとテキストが間違っていると言うことになります。

しかし、そのテキストはＣＮ+のことをアニオン、ＣＮ-のことをカチオンと説明しているのではなく、ＣＮ+と他のアニオン、ＣＮ-と他のカチオンとの間のイオン結合について問うていると言うことはありませんか。
そうすると、結合次数はどちらも１であると思うのですが・・・
アニオン、カチオンという基本的なことをテキストが簡単に間違うのか？疑問に思いました。

お礼

有難うございます。
確かにテキストの表記は分かりにくいものだったと思います。私自身も迷っています。

回答No.4

ayakoala

Ｃ≡Ｎとして存在するのであれば、Ｃは電子が足りないから一価のカチオンということでいいのではないでしょうか？
Ｃ＝ＮですとＣは２＋に帯電しないですか？あとＮも＋に帯電するような気が。
　・　　・
・Ｃ＝Ｎ：
こんな感じ？

お礼

有難うございます。
なんとなくつかめた気がします。

回答No.3

ayakoala

No.2です。
そうですね、カチオンは電子をいくつか離した、アニオンは電子をいくつか受け取って、それぞれイオンになっているという状態だと思います。
エネルギーが来ているとはどういう意味でしょうか？？理解力なくてごめんなさい
三重結合は、sp-spのσ結合、p-pのπ結合×２で、あわせて三重だと思います。sp混成軌道というやつです。

補足

回答有難うございます。
エネルギーと言うのは正しくなかったかもしれません。単に、CN,CN+,CN-の結合次数と結合の強さを考えたかったのですが・・・。
CNの場合は２重結合と1つ不対電子（2Pのπ部位）になりますよね？
基本ができてなくてすみません。

回答No.2

ayakoala

カチオンは陽イオン、アニオンは陰イオンの意味です。
ですが、テキストに載っているのと逆ですよね？
なんでだろう。
あと、ＣＮはふつう三重結合だと思うのですが。
ちょっとよくわからなくて申し訳ないです。

補足

回答有難うございます。
当方が使用しているテキストには意味を記載されておらず、困っておりました。
イオンが増えたり（アニオン）減ったり（カチオン）することは、電子が移動していることですか？
後、CNは3つの2P軌道までエネルギーが来ているということでしょうか？

回答No.1

nadasosou

結構簡単なものです。
アニオンはマイナスイオン
カチオンはプラスイオンのことです
まあ誰かに聞けばすぐわかるでしょう
勉強がんばってください

参考URL：

http://www1.e-pisco.jp/dictionary/mean.asp?id=100

補足

回答有難うございました。もう一つ関連した質問をしたいのですが・・・。
CNとCNカチオン、CNアニオンの結合次数を求めていますが、使用しているテキストには等核二原子分子しか記載されておらず、異核二原子分子は記載されていません。今求めています。
求め方は違うのでしょうか？