共有結合とは
2 つ以上の原子間で電子を共有することによって形成される化学結合の一種は、共有結合と呼ばれます。共有結合は、金属または非金属、または非金属間で、2 つの類似した要素間で形成されます。原子の最外殻からの電子は、電気陰性度の差が小さい 2 つの原子間で交換できません。これらの元素の最も外側の軌道は埋められており、オクテットを埋めて共有結合を形成するのに 1 つまたは 2 つの電子しか必要としません。
塩素分子 Cl2 の例を見てみましょう:-
Cl2 分子の形成において、2 つの塩素原子はそれらの間で電子を共有し、各原子は共有ペアに 1 つの電子を提供します。塩素原子の電子配置は [Ne]3s2 3p5 で、これはアルゴン配置よりも電子が 1 つ不足しています。
共有結合の種類
形成される結合の数、または 2 つ以上の元素間で共有される電子に基づいて、3 種類の共有結合があります :-
単結合
単一の共有結合では、1 つのペア (2 つの電子) が結合の形成に関与します。この結合は、オクテットを完成させ、安定した電子配置を達成するために形成されます。非金属または非金属と半金属は、二重結合の形成をもたらしました。
単結合の特徴のいくつかは、長い結合長と弱い結合強度です。この機能により、反応性が低くなり、安定性が高くなります。一点鎖線 [-] は単結合を表します。
ダブルボンド
二重共有結合では、2 つのペア (4 つの電子) が結合の形成に関与します。結合が形成されて価電子が完成し、安定します。非金属または非金属と半金属は、二重結合の形成をもたらしました。
二重共有結合は、適度な反応性にもかかわらず、結合長が長く、結合強度が高いため不安定です。二重ダッシュ ( =) はそれらをグラフィカルに表します。
トリプルボンド
三重共有結合では、3 組（6 個の電子）が結合の形成に関与します。結合が形成されてオクテットが完成し、安定します。非金属、非金属、半金属は、三重結合の形成につながります。
三重共有結合の結果、結合長が短く、結合強度が高い。反応性が高いため、三重ダッシュ ( ≡ ) は三重共有結合を表します。
共有結合の分極
共有結合は、極性に基づいて 2 つのタイプに分類されます
- 極性共有結合
- 無極性共有結合
極性共有結合
電気陰性度の差が 0.4 ～ 1.7 の 2 つの非金属原子間で形成される結合は、極性共有結合につながります。
たとえば、水分子では、酸素と水素の間に 2 つの極性共有結合が形成されます。水分子 H2O 内の水素の電子は、水分子 H2O 内よりも長く電気陰性酸素の近くにとどまります。
無極性共有結合
電気陰性度が等しい原子と電気陰性度の差が 0.4 未満の原子との間に形成される結合は、非極性共有結合の形成につながります。無極性共有結合の原子間で均等な電子分布が共有されます。
たとえば、塩素分子 Cl2 の場合、電気陰性度が等しい 2 つの塩素原子間で生成される電子対は、非極性の共有結合を形成します。
共有結合の性質
共有結合では、単一の電子対が原子の原子価を満たすのに十分でない場合、複数の電子対が原子間で共有されることがあります。共有結合のいくつかの重要な特性は次のとおりです:
- 水素や酸素などの非金属が結合すると、両者の間に共有結合が形成されます。
- 共有結合では、新しい電子は形成されません。この絆はそれらをペアにするだけです。
- 単結合、二重結合、または三重結合は、2、4、または 6 個の電子が共有される共有結合に含まれます。
- 共有結合の原子は、非常に強力な化学結合を持っています。共有結合の 1 モルあたり平均 80 kcal です (kcal/mol)。
- 共有結合が形成されると、切断するのは非常に困難です。
- 共有結合を含むほとんどの化合物の融点と沸点は非常に低いです。
- 通常、共有結合を持つ化合物の融解および気化のエンタルピーが低いことに関連しています。
- 共有結合した化合物には自由電子がないため、電気を通すことができません。
- 共有結合化合物は水に溶けません。
結論
重金属の吸着では、分極によって共有結合が誘起され、静電力と共有結合力が協働します。これらの力の間で定量的な分離が可能です。分極によって誘導される共有結合エネルギーは、古典的な結合エネルギーよりも小さくなります。共有結合エネルギーの制御・調整が可能です。
