無極性共有結合 両方の原子が同じ電気陰性度を持つ結合であるため、電子結合内の電子はそれらの間で均等に共有されます。これが適切な非極性共有結合であるためには、これが 2 つの非金属原子間で発生する必要があることに注意してください。
これは非極性共有結合の簡単な定義ですが、結合が共有結合であることの意味と、物質が非極性であることの意味を詳しく調べると、非極性共有結合をより詳細に理解するのに役立ちます。
共有結合とは
化学では、共有結合は、2 つのイオンまたは原子を結合する化学構造であり、これらの原子間で共有される電子によって構成されます。共有結合は、分子結合と呼ばれることもあります。共有結合は通常、電気陰性度がかなり近く、本質的に非金属である 2 つの原子間で発生します。とはいえ、他の化学種も高分子やラジカルなどの共有結合を形成できます。共有結合を確立する電子のペアは、共有ペアと呼ばれることが多く、結合ペアと呼ばれることもあります。共有されたペアの効果は、結合に関与する両方の原子が通常、希ガス元素の原子で見られるものと同様の安定した外部電子殻を持つことです.
共有結合を形成する原子を含む化合物は、共有結合化合物と呼ばれます。共有結合化合物は、化合物が通常グループ化される 2 つのカテゴリの 1 つです。他の種類の化合物はイオン化合物であり、イオン化合物は、電子を失ったり獲得したりすることによって引き起こされる電気的不均衡のおかげで、帯電した分子または原子で構成されています.これは通常、金属元素が非金属元素と相互作用した結果として発生します。共有結合化合物の例には、DNA、水、ショ糖などがあります。
最も注目すべき共有結合の 2 つのタイプは、極性共有結合と純粋/非極性共有結合です。非極性の共有結合の特徴は、それらの電子が等しく共有されていることです。同一の原子、電気陰性度の値が同じ原子は、電子を均等に共有しますが、定義は、電子の分布がほぼ等しい原子、電気陰性度の差が 0.4 未満の原子をカバーするように拡張されることがあります。このような非極性結合を持つ分子には、CH4、N2、および H2 が含まれます。
2 つの原子の電気陰性度は、結合を形成する電子が原子間でどのように共有されるかに影響します。電気陰性度の差が大きくなるにつれて、電子対間の結合は、他の原子よりも 1 つの原子に関連するようになります。債券の特性を区別するさまざまなしきい値があります。電気陰性度の差が 0 ～ 0.3 の結合は非極性結合と見なされ、差が 0.4 ～ 1.7 の結合は極性結合として分類されます。最後に、イオン結合は、電気陰性度の差が 1.7 を超える結合です。
共有結合の例をいくつか見てみましょう。共有結合は、化学式 H2O を持つ水分子に見られます。分子内の各水素原子は、酸素と共有結合を共有しています。それぞれの共有結合には 2 つの電子があり、1 つは水素原子に由来し、もう 1 つは酸素原子に由来します。 2 つの原子の電気陰性度は比較的類似しているため、電子は 2 つの原子間でほぼ均等に共有されます。
H2O の水素分子は、共有結合でつながれた 2 つの水素原子からできています。水素原子は、この殻に 2 つの電子を持つことによって安定した外側の電子殻を維持し、水素の原子核の正電荷が電子をそこに引き付け、分子を個々の構成要素にまとめます。リンは、塩素と結合すると、2 つの異なる分子を形成することができます。リンと塩素は、PCl3 または PCl5 を生成します。
これらの分子はどちらもリン原子と塩素原子を結合する共有結合を持っており、PCl3 の場合、分子は外側の電子殻が完全に満たされた従来の希ガス構造をとります。 PCl3 は安定分子ですが、PCl5 もたまたま安定分子であるため、オクテット規則は分子の安定性を判断するための便利なヒューリスティックですが、共有結合が常にこの規則に従うとは限らないことを覚えておく必要があります。
極性とは
日常生活の中で、地球の両端にある極、北極と南極に関連して「極地」という用語を耳にする可能性が最も高くなります。これらの極の位置は、惑星の表面の反対側にあります。地球の北端と南端に見られる極と同じように、バッテリーにも極があり、負の端と正の端があります。バッテリのコンテキストでは、バッテリの一端は正電荷を持ち、反対側は負電荷を持ちます。電池と同じように、原子にも極と極性があり、原子間にある結合にも極性があります。分子を構成する原子が、分子の一端が正味の負電荷を持ち、反対側が正味の正電荷を持つように配列されている場合、分子は極性として分類されます。
弱い電気陰性度を持つ原子は、より高い電気陰性度の値を持つ原子と結合することができ、これが発生すると極性分子が作成されます。さまざまな電気陰性度レベルの原子が結合すると、電極が作成されます。このように作成された分子の極性は、他の多くの種類の分子と結合できることを意味します。極性分子が負の領域と正の領域の両方を持っているという事実は、それらが他のさまざまな化学構造と結合することを可能にします。水は極性分子であり、その極性のおかげで他の多くの分子と結合し、地球上の生命の基礎として機能することができます.
極性分子に電極がある場合、非極性分子には電極がないことが推測できる場合があります。非極性分子は、構造のいずれかの半分に顕著な電荷がなく、分子全体に多かれ少なかれ均等に電子が分布しています。要約すると、非極性分子は分子の両端の電荷に違いがなく、原子の電荷が互いに打ち消し合っています。一方、極性分子は、双極子が正味の負電荷と正味の正電荷の両方を持っているという事実で注目に値します。
極性分子と非極性分子の例
極性分子と非極性分子の具体例をいくつか見てみましょう。
前述のように、水は極性分子であり、酸素原子と水素原子を結合する結合は、酸素-水素結合の両方の半分に等量のスペースが存在するように分布しています。この配置は、分子の半分が残りの半分は正の電荷を維持しながら、正味の負の電荷を持っています。別の極性分子はエタノールです。これは、分子内にある酸素原子が周囲の原子よりも電気陰性度が高いという事実により、その極性を取得します。より高い電気陰性度のポテンシャルは、これらの酸素原子が水素原子よりも多くの電子を引きつけ、-OH 結合と総負電荷を与えることを意味します。他の極性分子には、二酸化硫黄と硫化水素が含まれます。
非極性分子には、オゾン、酸素、窒素などの分子が含まれます。これらの非極性分子の場合、それらは単一の元素から構成されており、等核分子と呼ばれます。等核の分子があり、二酸化炭素、四塩化炭素、メタンが含まれます。ガソリン、トルエン、酢酸などの物質も無極性になる傾向があります。
一酸化炭素は極性分子ですが、ほとんどの炭素化合物は非極性であり、一酸化炭素の独特な構造により極性分子となり、その規則の例外となります。一酸化炭素は、酸素分子と炭素分子の電気陰性度の差が大きいため、分子の電荷に差があり、極性があります。一酸化炭素が異常であるもう 1 つの点は、ほとんどの線状分子が非極性であるのに対し、一酸化炭素は極性であることです。他の非極性分子には、希ガスとアルキンが含まれます。不活性ガスと呼ばれることもある希ガスは、同じ元素の原子のみから作られているため無極性ですが、アルキンは水に溶けます。ヘリウム、クリプトン、アルゴン、ネオンはすべて希ガスの例です。
分子原子の電気陰性度の値は、分子が無極性か極性かを決定するものです。結局のところ、電気陰性度の値に大きな違いがある場合、電子は原子間で均等に共有され、値が不均等に共有されている場合、分子はある領域で正味の負電荷を持ち、別の領域で正味の正電荷を持ち、極性になります.総電気陰性度、すべての結合の電気陰性度を考慮する必要があることに注意してください。分子の極性に影響を与える主な要因の 1 つは、分子の構造/形状です。分子の電荷がすべて中心原子を周回している場合、おそらくそれらは均等に分布しており、結果として分子は無極性になります。分子の極性を予測する場合、総電気陰性度と分子の構造の両方を考慮する必要があります。
