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すべての物質は原子でできています。原子は、分子や他の種類の化合物を形成するために結合するさまざまな種類の小さな粒子です。分子やイオン性化合物などの多原子物質でさまざまな原子を一緒に保持しているものは、化学結合と呼ばれるものです。
化学結合は、原子核と両方の電子雲の間の相互作用のおかげで、2 つの原子を一緒に保持する静電的な性質の力として定義できます。金属原子、非金属原子、メタロイド、希ガスなど、原子にはさまざまな種類があるため、原子がさまざまな方法で相互作用するさまざまな組み合わせが発生し、さまざまな種類の化学結合が生じます。
原子間で形成される結合のタイプを決定する原子の主な特性の 1 つは、それらの金属特性です。金属原子を別の原子と結合させることは、金属を非金属と結合させること、または非金属を別の非金属と結合させることと同じではありません。2 つの非金属を結合する場合でも、2 つの要素の電気陰性度の違いに応じて、結合の種類が異なる場合があります。
化学結合の種類と電気陰性度
結合した 2 つの原子の特性に応じて、さまざまな種類の結合を与えることができます。大まかに言えば、次の 4 つの主なタイプを識別することができます。
- イオン結合。
- 極性共有結合。
- 純粋または無極性の共有結合。
- メタリックボンドです。
2 つの原子間に形成される結合の種類を決定する最も重要な特性は、それらの電気陰性度の違いです。電気陰性度は、化学結合が形成されたときに結合電子を引き付ける原子の能力です。これは、周期表のグループに沿って下から上に移動するにつれて増加する周期的特性であり、周期を横切って左から右に移動すると、フッ素はすべての中で最も電気陰性度の高い元素です.
電気陰性度は、0.7 (すべての中で最小の電気陰性度であるフランシウム原子に対応) から 4 (フッ素に対応) までのスケールで測定されます。この尺度はポーリング電気陰性度尺度として知られており、2 つの原子間に形成される結合の種類を予測するのに非常に役立ちます。
電気陰性度を使用して結合タイプを予測する
2 つの原子が互いに結合すると、8 つの原子価電子で自分自身を取り囲もうとします。このため、結合が形成されると、すぐに他の結合電子を保持するための競合が発生します。
電気陰性度の高い原子がすべての電子を受け取ります。これが起こると、この原子は負に帯電し、電子を失った電気陰性度の低い原子は正に帯電したままになります。これらの 2 つのイオンは、反対の電荷のおかげで互いに引き寄せられ、イオン結合を形成します。これは、以下に示す塩化マグネシウムなど、金属を非金属と結合する場合に特に一般的です.
一方、両方の原子が同じ電気陰性度を持っている場合 (たとえば、両方の原子が同じ場合に発生する可能性があります)、どちらも他方の電子の競合に勝てないため、電子を共有するしかありません。それぞれのオクテットを同時に満たすために。この場合、価電子が共有されているため、結合は共有結合と呼ばれます。
しかし、電気陰性度は似ているが同じではない 2 つの原子を結合するとどうなるでしょうか。その場合、結合は完全にイオンでも完全に極性でもありません。このような場合、2 つの原子は電子を完全に共有せず、結合の両端で反対の部分電荷を生成します。これらのタイプの結合は、極性共有結合、または単に極性結合と呼ばれます。
最後に、2 つの金属を結合すると、イオン結合も共有結合も形成されません。この場合、金属結合と呼ばれる特殊な化学結合が確立されます。このタイプの結合では、金属原子は通常、次の図に示すような立方構造に詰め込まれています。
電気陰性度に基づいて結合タイプを定義する従来の基準
次の表は、2 つの原子間の結合がイオン性、極性の共有結合、非極性、または金属のいずれであるかを決定する基準をまとめたものです。
| リンクタイプ | 電気陰性度の差 | 例 |
| イオン結合 | >1.7 | 塩化ナトリウム; ライフ |
| 極性結合 | 0.4 から 1.7 の間 | おお; HF; NH |
| 無極性共有結合 | <0.4 | CH; IC |
| 純粋な共有結合 | 0 | H H; ああ; FF |
| メタルボンド | 電気陰性度に依存しない | Fe、Mg、Na、Ti… |
表からわかるように、電気陰性度の差が 1.7 以上の場合、結合はイオン結合になります。差がない場合、または差が非常に小さい場合は、純粋な共有結合と見なされます。一部の著者は、最初のケースと 2 番目のケースを区別し、2 つの等しい原子が結合するもののみを純粋な共有結合と見なし、その差が非常に小さい場合、非極性または無極性結合として分類します。
最後に、2 つの金属が結合している場合、その結合は金属結合として分類されます。
各種リンクの特徴
イオン結合
イオン結合は、反対の電荷を持つ2つのイオンによって形成されるため、そのように名付けられました。これは、電気陰性度が非常に低い金属 (通常はアルカリまたはアルカリ土類金属) が、電気陰性度が非常に高い非金属 (通常はハロゲン) と結合したときに形成されます。
電子は両方の原子を結合する軸に沿って共有されないため、このタイプの結合は方向性がありません。また、イオン化合物が形成される場合、個々のユニットを認識することもできません。これは、各陽イオンが複数の陰イオンに囲まれていることがわかり、これらの陽イオンが他の陽イオンに結合しており、それらのいずれにも排他的に属していないためです。
イオン結合を持つ化合物は一般に水に溶け、電気を通す溶液を生成します。
極性共有結合
この場合、電子が共有される結合が形成されますが、等しくはなく、電気陰性度が最も高い原子に部分的な負電荷が生成され、電気陰性度が最も低い原子に部分的に正電荷が生成されます。このタイプのリンクは、各原子が常に同じ他の原子にリンクされている分子と呼ばれる個別の単位を生じさせます。
極性結合を持つ多くの化合物は、水に溶ける極性分子を持っています。
純粋または無極性の共有結合
このリンクは、Cl 2、O 2 、および N 2の分子で発生するように、2 つの同一の原子が結合するときに発生します。電気陰性度に違いがないため、電子は完全に均等に共有されます。共有結合のみを含む化合物は必然的に非極性であり、水に溶けない化合物です。
複数の共有結合
純粋な共有結合と極性の共有結合の両方で、複数の電子対が共有される共有結合が発生する可能性があり、複数の共有結合が生じます。2、4、または 6 個の電子が共有されているかどうかに応じて、結合はそれぞれ単、二重、または三重共有結合として分類されます。
金属結合
すでに述べたように、このタイプの結合は金属原子間に形成されます。その最も重要な特徴は、金属の価電子が片側から反対側に自由に移動できる「伝導帯」と呼ばれるものの存在です。この自由な動きが、金属を非常に優れた電気伝導体にしています。
参考文献
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