価数と電荷の大きな違いは、価数は化学元素が他の化学元素と結合する能力を示すのに対し、電荷は化学元素が獲得または除去した電子の数を示すことである。

価電子と電荷は、化学元素の反応性を表すものとして、密接に関連した用語である。価数とは、元素の結合力のことで、特に水素原子を置換または結合できる数で測られる。一方、原子の電荷は、原子に含まれる陽子の数から電子の数を引いたものである。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 価数とは 3. 電荷とは 4. 横並び比較 - 価数と電荷を表形式で 5. まとめ

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原子価とは、元素の結合力のことで、特に水素原子を置換したり結合したりできる数で測られる。化学元素の反応性を示す指標である。しかし、これは原子の接続性を記述しているだけで、化合物の幾何学的な構造を記述しているわけではない。

周期表における元素の位置を見ることで、価電子状態を判断することができる。周期表は、原子の最外層にある電子の数によって、化学元素を並べたものである。また、最外層にある電子の数によって、原子の価数が決定される。例えば、周期表第1族の元素は、一番外側の電子が1個である。そのため、水素原子に置き換えたり、結合したりするための電子を1個持っている。したがって、原子価は1である。

図01：元素の周期表

同様に、化合物の化学式から価電子状態を判断することができる。この方法の基本はオクテットルールである。オクテット則によると、原子は電子で殻層を埋めるか、余分な電子を取り除いて一番外側の殻層を完成させる傾向がある。例えば、NaClという化合物を考えると、Naは最外殻層から電子を1個取り去るので、価数が1になる。同様に、Clの価数は、八重項状態を完成させるために電子を獲得する傾向があるため、1である。

ただし、酸化数は原子が持ちうる電荷を表すので、酸化数と原子価を混同してはいけない。例えば、窒素の価数は3ですが、酸化数は-3から+5まで変化します。

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電荷とは、原子の中の陽子の数から電子の数を引いたもので、通常、この2つの数は等しく、原子は中性の形で現れる。

図02：水素原子の電荷量

しかし、原子の電子配置が不安定な場合、電子を獲得したり除去したりしてイオンを形成する傾向がある。ここで、原子が電子を獲得すると、電子は負の電荷を持っているので、負の電荷を獲得することになる。原子が電子を獲得すると、この電荷と釣り合うだけの陽子が原子に存在しないため、原子の電荷は-1になります。 しかし、原子が電子を除去すると、陽子が1つ増えるため、原子の電荷は＋1になります。

価と罪状の違い

原子価は原子の反応性を示し、電荷は原子がどのように反応するかを示す。従って、価数と電荷の重要な違いは、価数は化学元素が他の元素と結合する能力を示し、電荷は化学元素が獲得または除去した電子の数を示すことである。

さらに、価数の値には正負の符号がないのに対し、電荷は電子が抜けてイオンができた場合はプラスの符号、原子が電子を得た場合はマイナスの符号を持つ。

以下のインフォグラフィックは、価電子と電荷の違いをまとめたものです。

概要 - 価 vs. 罪状

原子価は原子の反応性を示し、電荷は原子がどのように反応するかを示す。つまり、価数と電荷の大きな違いは、価数は化学元素が他の元素と結合する能力を示すのに対し、電荷は化学元素が獲得または除去する電子の数を示すことである。

引用

1 Hermann Steen, Anne-Marie. "What is the price or valence? "ThoughtCo, 21 March 2019, available here.