化学結合とは、原子が互いに引き合うことによって結合する化学物質の物理現象および相互作用のことです。
この原子の結合は、電子の共有や交換、すなわち静電気力によって、分子、イオン、結晶などの形成に役立っています。 化学結合の主なものは共有結合とイオン結合です。
目次
共有結合
分子結合とも呼ばれ、2つの原子間で1対以上の電子を相互に共有します。 結合に参加するこれらの電子対は共有対または結合対と呼ばれ、2つの原子核の間の空間に位置する共有電子は結合電子と呼ばれ、原子が電子を共有するときの原子間の引力と斥力の安定したバランスは、共有結合として知られています
原子間の相互作用の性質は、その相対電荷性（原子または結合対を引き付ける原子の能力）によって決まります。 2つの原子の電気陰性度の差が小さすぎて、イオンを形成するための電子移動が起きない場合、共有結合が形成される。 これらの原子はイオン化エネルギーが非常に高く、
原子は電子を共有して価電子帯の八重配置を得ます。 通常、1モルあたり約～80キロカロリー（kcal/mol）のエネルギーを含んでいます。 共有結合は、それが形成された後、自発的に壊れることはほとんどありません。
2つの非金属間または同じ（または類似の）元素の2つの間に形成される共有結合。 分子内の共有結合は非常に強く、共有結合の相互作用は方向性が強く、軌道の重なり具合に依存する。
共有結合の性質
共有結合化合物は以下の性質を含む：
- 物理的状態では、固体、液体、気体として存在できる。
- 共有結合分子は明確な形をしている：通常硬くない、もともと柔らかくワックス状である。 これは、炭素原子の各層の間に電子の雲が存在するためである。
- 共有結合は非極性溶媒に容易に溶け、極性溶媒には溶けない。
- 共有結合を含む化合物は、荷電イオンや自由電子がないため電荷の非導体か非常に低い導電率である。 しかし、グラファイトは電子の雲を見ることができるので、良い伝導体である
- それらは熱の悪い伝導体である。 その分子は自由電子を欠いており、それは熱エネルギーの流れを妨害する。
- それらは非常に低いか、非可鍛性または非導電性である。 弱い結合を持つ小さな共有結合化合物は、頻繁に柔らかく、可鍛性である
- 共有結合化合物は低い沸点を持っています。 9160>
例
HCl, H2O, PCl5などは共有結合の例です。
共有結合の種類
共有結合の種類を決める上で重要な役割を果たす電気陰性度に基づいて以下の種類がある。
- 極性共有結合
- 非極性共有結合
極性共有結合
異なる電気陰性度を持つ2つの非金属原子の間に形成されて、共有結合の電子（電子の不等共有）を共有しています。
異なる2つの原子の間に形成され、結合電子対の電子密度の一部が結合した原子核の一方に近づき、電荷移動の大きさによって部分的に正と負の原子中心ができる。 これは2つの原子の相対的な電気陰性度に依存する。 電子雲は電気陰性度の高い原子に移動する。
これらの化合物は相互作用の力が大きいため、固体として存在でき、高い融点と沸点を持つ。 水などの極性化合物に溶ける。
例 極性共有結合の例：
- 水素と酸素（H2 O）など他の元素との結合
- 水素とCl（HCl）、F（HF）など他の原子との結合
非極性共有結合
同じ電気陰性度を持つ二つの同じ原子間で作られ、共有結合化合物で同等の電子数を分担する。 電気陰性度の差は、非極性共有結合ではほとんど無視できる。
気体として存在するが、まれに液体として存在し、自然界では非常に軟らかい。 沸点や融点が低く、非極性溶媒に溶ける。
例：H2、N2、O2、Cl2などが非極性共有結合の例である
共有結合の他のタイプ
共有結合には、ペアになっている電子の数によって異なるタイプのものがある。
- 一重共有結合
- 二重共有結合
- 三重共有結合
一重共有結合
一重共有結合では2つの原子の間で1対だけ電子が共有されます。 ダッシュ(-)1つで表わされる。 二重結合や三重結合に比べると弱い。 密度も低い。 最も安定な結合である
例． 水素と水素の結合（H-H）は一価の共有結合の例である。 他の共有結合の例は、F2、HClなどです。
二重共有結合
2つの原子の間で2組の電子を共有すると、その結合は二重結合と呼ばれます。 ダッシュ(=)1つで表わされる。 これは1つのπ結合と1つのΣ結合で形成される。 単結合に比べて強い結合ですが、安定性に欠けます。
例 2つの酸素原子間の結合(O=O)は二重共有結合の一例です。 他の例としては、CO2、C2H4、アセトン、オゾンなど。
三重共有結合
三重共有結合では、3組の電子が2つの原子の間で共有されます。 一般的な共有結合の中で最も安定性に欠ける。 3本のダッシュ（≡）で表される。
例． N≡Nは三重共有結合の例です。
イオン結合
イオン結合は電子共有結合とも呼ばれ、ある原子から別の原子へいくつかの電子（最も外側の軌道から）を完全に移動させることによって形成されます。 電子の移動により、陰イオンと呼ばれるマイナスイオン（1個以上の電子を獲得する原子）と陽イオンと呼ばれるプラスイオン（1個以上の電子を失う原子）が生成されます。 電荷が正反対の元素が静電気的に引き合うことで発生する。 電気陰性度の差が大きい原子間で形成される。 イオン結合の形成では、原子から電子を得たり失ったりすることによって、8重項が達成される。 この結合では、イオンは3次元の配列、つまり結晶を形成し、溶液中でイオンに解離する。
無機化合物や有機分子の塩に共通の特徴である。 イオン結合は原子の半径に依存し、半径が大きいほど化合物はイオン結合を持ちやすい。 主に金属原子と非金属原子の間で形成される。
イオン結合の性質
イオン結合の性質には次のものがある。
- 固体として存在する。
- イオン結合は結晶性のため硬く、融点や沸点も高い。
- この種の結合は金属結合より結合エネルギーが高い。
- 他の結合と比較して、これは電気の良い導体ではないと考えられているが、溶融状態では電荷キャリアとして動作するイオンの存在により電気を伝えることができます。
- イオン結合は、これらは水に溶けるように、イオンに解離。
- この結合は他のものより強い結合と考えられ、非常に脆い。
例 以下はイオン結合の例です。
KCl（塩化カリウム）、CsF（フッ化セシウム）、BeS（硫化ベリリウム）、NaCl（塩化ナトリウム）など
金属結合
金属間で原子をつなぎ、陽イオン格子の間で自由電子を共有するタイプの化学結合です。 金属や合金の中で発生するため、いわゆる金属結合と呼ばれる。
混成がない場合、s軌道（周囲の原子のs軌道と最大12個まで重なることができる）は「金属」結合（非方向性）の形成につながり、d軌道は「共有」結合（方向性）の形成につながる。
金属結合の強さに影響を与える要因には、非局在化電子の総数、金属カチオンが持つ正電荷の大きさ、カチオンのイオン半径が含まれる
- 例 合金は、金属結合によって形成される。 合金の例としては、真鍮（CuとZn）、鋼（CとFe）、その他の金属結合の例としては、鉄、コバルト、カルシウム、マグネシウム、銀、金など。
金属結合の性質
以下は、金属結合含有化合物の性質
- 金属結合は通常固体の状態である。
- 自然界では通常硬く、明確な形状を持たない。
- 非極性溶媒への溶解性を見ると、極性溶媒は不溶性である。
- ほとんどの金属は優れた電気伝導体で、電子海の電子は自由に移動して電荷を運ぶことができる。
- 高い融点と沸点、低揮発性と同様に金属結合は展性で延性である。
イオン結合の主な違い。 共有結合と金属結合
| 共有結合 | イオン結合 | 金属結合 |
| 共有結合は、以下の通りです。 2つの 原子の間の電子 |
電子の完全な移動 | 金属格子の間の電子の共有 |
| 非金属の間に存在する。金属 | 金属と非金属の間に存在する。 | |
| 金属結合より強い結合 | 最も強い結合 | 他の結合より弱い結合 |
| 固体の中に存在する。 液体、気体状態 | 固体で出てくる | |
| 結合は方向性がある | 結合は非方向性がある | 極性共有結合の電気陰性度は0.5%である |
| 0.7 は電気陰性度 | 電気陰性度は必要ない |