✨ ベストアンサー ✨
いいところに目をつけましたね。
そもそも、酸素って酸化数-2が基本でしたよね
でも多くの物質の酸化数は反応によって変化するなか、なぜ酸素ではそれがなかなか起こらないのか疑問視すべきでしょう。
実は、酸素は電気陰性度がかなり強い物質です。電気陰性度とは簡単に電子を引きつける力の度合いだと思ってください。
酸素原子は安定するために電子を2つもらってNe電子配置になりたいですね。
そして、その電子を引きつける力が非常に強いため多くの原子から電子をもらうことができます。
だから、他の原子と結合した際、酸化数がだいたい-2になります。唯一、酸素同士、フッ素を除いて。
ここまでが酸素と酸化数が-2でほぼ固定の理由です。
では最高酸化数に達しているHNO₃について考えてみます。
Oはこの物質の中で最も電気陰性度が大きいため、-2の電荷を帯び、O₃全体で-2×3=-6の電荷を帯びます。
そして、HもNも非金属ですから本来であれば電子をもらってそれぞれの希ガス電子配置になりたいですね。でも、酸素が電子を奪ってしまうのでH, Nは電子を譲らなくてはならなくなります。
それぞれが希ガス配置になるためには
Nは周期表を左向きにさかのぼって、He型電子配置になる必要があると。
そのために、5つの電子を減らす必要があります。
Hは電子を捨てるほかありませんし、同様に安定できますからH⁺となって電子を1つ減らしますね。
これで、Oが-6の電荷を、Nが+5, Hが+1の電荷を帯び、それぞれがしっかりと希ガス電子配置になって安定していることが分かりますね。
最高酸化数はこの地点です。最も安定するのでこれ以上N, Hが電子を減らすことはありません。
NO₂の場合は最高酸化数に達していません。
これはO₂が-4の電荷に対してNも+4の電荷を帯びます。しかし、前述のとおりNは+5でHe電子配置となりますからまだ+1電荷を帯びることができます。
なので最高酸化数に達しておらず、HNO₃よりも不安定です。
電気陰性度の強弱は周期表の右上に行くほど強くなります。逆に左下は弱いですね。同族元素で見ると上に行くほど強くなります。
そして、この電気陰性度の強弱によって物質が結合した際、電気陰性度が強い方の原子が電子対を自分の原子側に引き寄せます。
Fが最も強く、次にOですね。もう、ここレベルまで強くなるとこれに対抗できる原子はないわけですね。しかし、NはOに電気陰性度が負けますから酸化数の変化があってもおかしくありません。
Nよりも電気陰性度が弱い元素と結合した際、Nに電子対が引っ張られ、Nが本来の(？)希ガス電子配置、つまりNe型になるまで電子を引き付けます。
ですから-3までです。
逆に、Nよりも電気陰性度が強い元素と結合した際、Nは電子対を奪われ、Nがもうひとつの(？)希ガス電子配置、つまりHe型になるまで電子を奪われ続けます。ですから+5までです。
そして、HNO₃が最も安定するのはNの酸化数が+5の最高酸化数に達している、つまりNが希ガス電子配置になっているからですね。
逆に最低酸化数の-3でNe型の希ガス配置になった時でも最も安定できます。NH₃ですね。これ以上Nよりも電気陰性度の弱い原子と結合することはありませんが、NH₃は錯イオンとなりますからNH₄⁺のように電子の授受を伴わないものであれば変化できます。
あ、最後に既にお気づきかと思いますが、最低酸化数〜最高酸化数の間で最も安定するのはその原子が希ガス電子配置になっている時です。つまり、最高および最低酸化数のときです。
ありがとうございます！！😳
Xは元々範囲が狭いからFOは相対的にみたらずば抜けていますね。。
スッキリしました！！
というか自分が言いたかったことが整理できていませんでした。
私が本当にお聞きしたかったのは、「安定」について、電子配置、っていう結果的なことではなくて、
希ガスの電子配置に至るまでの過程としてスイスイ進みやすいのは、
Nだったら3個原子を入れる方ですよね？？
長々とすみません...😭
Nとしてはそちらの方が、理想的でしょう。
その解釈で正しいと思いますよ
ありがとうございます！
電気陰性度が絡むからこそ、
希ガスのF、Iとかは酸化数-1〜0しか取れないのですね。e−を離さないから。
でもXの強い順で覚えさせられているものの中に
F＞O＞N＞Cl＞…っていうふうにNが入っていますがＮからは教科書の定義通りに-3〜5までの酸化数をきちんと取るのですね...不思議...笑
すみません、もうひとつ分からないことが出来てしまったのですがお答えしていただけますでしょうか。
HNO₃に関してアフロ博士様が説明してくださっている中で、
「Nが最高酸化数で最も安定だから〜...」という記述をされていましたが、どうして5つの電子を取られたほうが3つの電子を入れてもらった時より安定なのでしょうか？
また、最高酸化数から最低酸化数のなかで、どこでその原子が安定するかというのは原子によって違いがありますよね？
長文失礼しました。。🙇🏻♀️