化 学 (物質の構造)

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  【化学結合とは】

 化学結合( chemical bond )は分子や化合物の中で原子同士を結び付けている力である。原子同士を結び付ける力は,原子の周りの電子の挙動で決まる。
 原子同士が電子対を共有することで結合(共有結合)する場合,一方の原子から他方の原子に電子を与え,静電的引力で結合(イオン結合)する場合など,原子を取り巻く電子の状態で化学結合の状態が決まる。

 多くの簡単な化合物では,分子内の結合を価電子理論酸化数の考え方で説明できる。なお,分子同士の相互作用は,化学結合ではなく,分子間力で説明される。
 金属などの複雑な化合物(金属結合)では価電子理論での説明は困難で,量子力学を基本とした説明が必要になる。
 
 【化学結合の種類】
 化学結合は,大きくは,分子の内部構造を決める分子内結合と分子や原子の集団を形成する化学結合に分類される。
 分子内結合には,共有結合配位結合がある。
 集団を形成する結合には,イオン結合金属結合水素結合(分子間力),ファンデルワールス結合(分子間力)がある。
 なお,厳密な意味で化学結合という場合は,共有結合イオン結合金属結合を指し,配位結合は共有結合とイオン結合の中間的なもの,水素結合やファンデルワールス結合は分子間相互作用として分類される。
 
 イオン結合,共有結合,及び金属結合の概略の性質を比較すると次のようになる。共有結合には,分子量の小さい物から網目状構造を持つ高分子やダイヤモンドや石英など結晶全体が一つの分子となる巨大分子がある。


化学結合種別の性質比較
性質 イオン結合 共有結合
(低分子量)
共有結合
(網目状構造)
金属結合
硬さ 硬い 柔らかい 硬い 様々
室温での状態 固体 気体,液体,固体 固体 固体(水銀のみ液体)
融点 かなり高い 200 ℃以下 極めて高い 水銀以外は室温以上
水への溶解性 溶解するものが多い 通常は不溶性 不溶性 不溶性
有機溶剤への溶解性 不溶性 溶解,分散する物あり 不溶性 不溶性
電気の伝導性 固体は不良導体
溶融,水溶液は導体
不良導体 不良導体 良導体
熱の伝導性 不良導体 不良導体が多い 様々(ダイヤモンドは良導体) 良導体
典型的な例 塩化ナトリウムなどの塩類 酸素,窒素,水,有機化合物など 石英,ダイヤモンド,樹脂など 金,銀,銅,鉄,アルミニウムなど

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