共有結合：種類と例
はじめに
共有結合は、分子の形成に重要な役割を果たす化学結合の基本的なタイプである。電子の移動を伴うイオン結合とは異なり、共有結合は原子間の電子の共有によって形成される。この共有により、原子は希ガスに似た安定した電子配置を得ることができる。共有結合は、水のような単純な分子から複雑な有機化合物まで、自然界に存在する多様な物質を作り出すのに不可欠である。
共有結合とオクテット則
オクテット則
共有結合は、2つの原子が安定性を得るために1対以上の電子を共有することで形成される化学結合の一種である。この共有により、各原子は希ガスに似た安定した電子配置を得ることができる。
オクテット・ルールとは、原子は最外殻 （価電子殻）に8個の電子 を持つように結合を形成する傾向があるというものである。この配置は希ガスの電子配置を反映しているため、安定であると考えられている。
共有結合がオクテット則に従う仕組み
- 電子の共有：原子は電子を共有して価電子殻を完成させる。
- 例
- H₂（水素分子）：各水素原子は1個の電子を共有し、結果的に2個の電子を持つことになり、オクテット則を満たす（水素は安定）。
- O₂（酸素分子）：各酸素原子が2個の電子を共有し、外殻に8個の電子を持つ。
- CH₄（メタン）：炭素は4個の電子を4個の水素原子と共有し、8重項を完成する。
共有結合の種類
共有結合は、原子間で共有される電子対の数によって分類できる。主な種類には、単結合、二重結合、三重結合がある。
単共有結合
単共有結合は、2つの原子間で1対の電子を共有する結合である。このタイプの結合は、水素ガス（H₂）やメタン（CH₄）のような分子によく見られる。単結合は一般に多重結合より弱いが、多くの有機化合物の安定性に不可欠である。
二重共有結合
二重共有結合は、原子間で2対の電子を共有する。この例として、酸素分子の2つの酸素原子間の結合（O₂）がある。二重結合は単結合よりも強く短いため、分子の剛性と反応性に寄与する。
三重共有結合
三重共有結合は、3組の電子を共有する結合である。顕著な例は窒素ガス（N₂）の結合である。三重結合は共有結合の中で最も強く、短いタイプであるため、高い安定性と強度を必要とする分子では重要である。
共有結合の構造
共有結合の構造は、これらの結合によって形成される分子の形状を調べることによって理解することができる。分子内の原子の配置は、電子対間の反発を最小にする電子対の形状によって決まる。
|
分子の形状 |
結合角度（度） |
分子の例 |
|
直線 |
180 |
CO₂ |
|
三角平面 |
120 |
BF₃ |
|
四面体 |
109.5 |
CHN |
|
三角錐二面体 |
90, 120 |
PCl |
|
八面体 |
90 |
SF |
構造を理解することは、極性、反応性、物質の相など、分子の物理的・化学的特性の予測に役立ちます。
よくある質問
共有結合とは何ですか？
共有結合とは、2つの原子が1対以上の電子を共有し、安定した電子配置を実現する化学結合です。
共有結合はイオン結合とどう違うのですか？
共有結合は原子間で電子を共有しますが、イオン結合はある原子から別の原子へ電子を移動させ、イオンを形成します。
形成される共有結合のタイプは何で決まるのですか？
共有結合の種類（単結合、二重結合、三重結合）は、原子間で共有される電子対の数によって決まります。
共有結合は切れるのですか？
はい、共有結合は、結合の強さに打ち勝つのに十分なエネルギーを与える化学反応によって切断され、新しい結合が形成されます。
なぜ共有結合の構造が重要なのですか？
構造によって分子の形が決まり、それが反応性、極性、物質の相などの物理的・化学的性質に影響を与えます。
