価電子数と原子価の違いを徹底解説！中学生にもわかる実例つき

---

価電子数と原子価の基本を押さえよう

この章では、まず「価電子数」と「原子価」が何を意味するのかを、日常の例えを交えながらやさしく解説します。価電子数とは、原子の最外殻にある電子の数のことです。外側の電子は、他の原子と結びつくときに働く力の源泉になります。一般的には、同じ族の元素では最外殻の電子の数がその原子の結合の強さの指標になることが多く、これを“価電子数”と呼びます。ここで大切なのは、価電子数は中性の原子ごとに決まっている定数のような値であるという点です。水素なら1個、酸素なら6個、ナトリウムなら1個といった具合です。

では原子価はどうでしょうか。原子価は「その原子が結合を作る力のこと」や「1つの原子が他の原子と結ぶことができる数」と覚えると分かりやすいです。原子価は必ずしも価電子数と同じとは限りません。例えば、あるときは同じ元素でも結合の仕方によって違う原子価を示すことがあります。中学の教科書では、原子価は通常“結合できる数”として考えられますが、実際の分子の中では共有結合やイオン結合、二重結合・三重結合などの形で変化します。ここで覚えておくべきなのは、原子価は結合の状況に依存する性質である、ということです。

具体的な例で見てみましょう。水分子H2Oでは水素は1個ずつ、酸素は2個の結合を作ります。酸素の最外殻の電子数は6個ですが、分子の中では酸素は他の原子と共有結合を作ることで結合数を2に抑えています。これが価電子数と原子価のズレの原因の一つです。もう一つの良い例は炭素です。炭素は通常、最外殻に6個の電子を持ち、価電子数は4ですが、分子の状態によっては原子価が4となることがほとんどです。このように、価電子数が一定でも原子価は状況次第で変化します。

• ポイント1: 価電子数は中性原子の外層電子数を指す
• ポイント2: 原子価は結合の能力・数を指し、状況で変わる
• ポイント3: 実際には例を見て理解するのが早い

違いを日常の例で整理してみよう

この章では、身近な例を使って価電子数と原子価の違いを整理します。例えば、スポーツのチーム作りを考えてみるとわかりやすいです。価電子数は「一人がチームに持つ基本的な役割の数」に似ています。水素は1人が1つの役割を担います。酸素は6人分の役割を持つという理解は間違いです。むしろ、最外殻の電子が“どのように他の原子と結合できるか”を決める力の源です。こうして考えると、原子価は「その原子が結ぶことができる手の数」みたいなイメージになります。

次に、例題の紹介です。炭素原子は4つの結合を作ることができます。これは炭素の原子価が4であることを意味します。けれども同じ炭素が必ず4つの水分子と結合するとは限らないのです。分子の形によっては二重結合や三重結合が出てきますが、これらも原子価の上限を超えません。ここで重要なのは、価電子数と原子価は常に一致するわけではないという点です。

最後に、中学生の生活の中での覚え方。覚え方のコツは「価電子数はその原子の“作れる電子の数”」「原子価はその原子が“結合できる数と強さ”」。この2つを分けて考えるだけで、化学の教科書で出てくる難しい式や語彙がずっと身近に感じられるようになります。なお、化学式の因数分解をする際には、原子価と価電子数の関係性を思い出すと計算が楽になります。

ピックアップ解説

教室の理科室で、友だちのミキとロイが、机の上の化学周期表を見つめながら話す。ミキは「価電子数って何だろう？」とつぶやき、ロイは「原子価って結合の力のことだよ」と答える。二人はHとOの結合を例にとって、最外殻の電子がどう手を結ぶかを実演してみる。最初は“価電子数が1対1で原子価も1”という単純な仮説を立てるが、すぐに現実はそう単純ではないことに気づく。水素は1つの結合を作り、酸素は2つの結合を作るわけだが、それは必ずしも価電子数と同じではない。先生が現れて、「原子価は結合の仕方や分子の形によって変化する」と教える。二人はノートにメモを残す。「価電子数は持っている電子の数、原子価は結ぶ力の数と性質」。帰り道、二人は「化学は、数と結びつきの関係を理解するゲームだ」と笑いあう。

---