はじめに
共有結合は、最も複雑で多様なタイプの化学結合の 1 つです。電子共有の組み合わせで構成される共有結合は、いくつかの結合パラメータに基づいて定義することもできます :結合角、結合長、結合次数、結合エネルギー。これらの結合パラメーターは、化合物の安定性を表します。また、原子を結合している化学結合の強さも示しています。
これらのパラメーターを記述するために使用される測定単位は、共有結合のどの側面が記述されているかによって異なります。たとえば、単一の共有結合の長さ (結合長) を議論する場合、ナノメートル (nm) を使用しますが、結合順序は整数を使用して議論します.
共有結合は、1 つ以上の電子を共有することによって 2 つの原子間に形成されます。共有結合では、両方の原子が結合プロセスに等しく寄与します。特定の共有化学結合の強弱を決定する最も重要な要素は、各原子の価電子間の距離です。これらの価電子が 1 つの分子内で互いに近ければ近いほど、その結合は強くなります。これはクーロン引力 (または静電引力) として知られています。
債券注文:-
債券注文パラメーター 式を使用して評価できます:
結合次数 =(結合電子の総数 – 反結合電子の総数)/2
結合次数は、分子内の 2 つの原子間の結合電子対の総数を、各原子の電子数の合計で割った値に等しくなります。
例: 一酸化炭素の酸素と炭素の結合順序は 1.5 です。
CO の場合、3 つの共有結合があり、それぞれが 2 つの電子を持っています (3 つ持っている最後のものを除く)。共有結合の数は 6 です。各原子のすべての電子の合計は 12 (6+6+2) であるため、共有結合に関与していないすべての電子の合計は 12 です。12/12 を割ると 1 になります。
たとえば、二原子分子 (H2 や CO2 など) の場合、結合のイオン特性の 2 倍に相当します。これは理にかなっています。なぜなら、分子がイオン化合物として扱われ、一方の原子が他方の原子に電子を譲ると、その電子数の 2 倍が平衡電荷に追加されるからです。ただし、ベンゼンやシクロヘキサンなどの多くの有機分子では、2 よりかなり大きくなります。この場合、2 が許容範囲の上限と見なされ、それを超えるものは化学者側のエラーと見なされます。この値は分子の形状とハイブリダイゼーションに依存するため、同等の分子間でも異なる場合があります。
分子軌道理論:-
結合電子の総数は、非結合電子の総数に結合電子の総数を加えたものに等しくなります。反結合電子の総数は、非結合電子の総数に反結合電子の数を加えたものにも等しくなります。
共有結合の順序は、結合電子と反結合電子の総数の差の半分に等しくなります。共有結合次数と共有結合エネルギーの違いは、共有結合エネルギーが共有結合次数の平方根に等しいことです。
結合エネルギーを考慮する必要があるのはなぜですか?反応が結合の形成または切断を伴う場合、それらはエンタルピー変化の決定に使用されるためです。 2 つの分子間の反応は、そのギブズ自由エネルギーが減少する場合、吸熱反応であると見なすことができます。
結合角 :-
結合角は、同じ原子に由来する 2 つの共有結合の間の角度として定義できます。たとえば、以下に示す水分子には、4 つの原子 (O1、O2、H1、および H2) があり、共有結合の各ペア間の角度は 104.5°C です。
この水分子の図では、水素原子は赤い球で表され、酸素は緑の球で表され、結合角は青い弧で表されます.
結合角は、同じ原子に由来する 2 つの共有結合の間の角度として定義できます。水分子の結合角は、共有結合の各ペア間 (水素原子と酸素原子の間) で 104.5°C です。
絆の長さ:-
分子の結合長は、含まれる原子の共有結合半径を合計することで簡単に計算できます。共有結合半径は、2 つの原子核が 1 オングストローム離れているときの原子核間の距離の半分です。 (オングストロームは 10-10 m、または午後 10 時です)。
化合物中の各元素の共有結合半径は、参考書に記載されています。たとえば、フッ素の共有結合半径は約 1.5 Å (1.5 x 10-10 m) で、炭素の共有結合半径は約 1.1 Å (1.1 x 10-10 m) です。
2 つの炭素原子間に結合がある場合、結合長は 1.5 + 1.1 =2.6 Å (2.6 x 10−10 m) になります。これは炭素-フッ素結合のペアとほぼ同じ長さであるため、これら 2 種類の結合の間に大きな違いはないと予想されるかもしれません.
大きな違いがあります。それらを結合する力は、C-F 結合よりも C-C 結合の方がはるかに強いのです!
結合長における周期表の傾向
オクターブの法則は、おそらくすべての化学結合規則の中で最も複雑です。分子内の原子間の結合長には適用されますが、結合角度やその他の原子特性には適用されません。従うように見える唯一の規則性は、ピリオドを左から右に横切ると、結合長は原子の半径よりも短く、グループを右から左に下ると、結合長は原子の半径よりも長くなるということです。半径。
この奇妙な規則を合理化するために、いくつかの説明が提供されてきました。化学結合の状態に応じて、原子半径が異なる速度で変化することを示唆する人もいました。他の人は、おそらく原子半径は互いに一定ではなく、その電荷または質量の累乗に反比例して変化すると主張し、さらに他の人は、別のものと規則的に変化するプロパティは (何らかの方法で) 正比例する必要があると主張しました.
結論
この資料では、ボンド パラメータの概念について学びました。 それらが共有結合にどのように役立つか。また、結合パラメーターが依存するものと、どの結合がより実質的であるかを判断する方法についても説明しました.
