共有結合は、価電子が 2 つの分子 (通常は 2 つの非金属) 間で分割される合成結合のクラスです。共有結合の配置により、非金属はオクテット規則に従うことができ、これらの線に沿ってより安定します。共有結合保持では、保持軌道間の交差を達成するために、分子間に特定の方向が必要です。
炭素の 4 価
炭素は、周期表の第 14 族の非金属です。炭素の核数は 6 で、電子配置は 2、4 です。これらの線に沿って、炭素はその価電子殻に 4 つの価電子を持っています。価電子は、合成結合配置に関連する分子の外部エネルギー準位の電子です。
炭素は、最も外側のエネルギー準位を 8 個の電子で満たすために、さらに 4 個の価電子を必要とします。完全な外部エネルギー準位は、電子の最も安定した行動経路です。
炭素は 4 つの共有結合を形成できます。共有結合は、非金属間で形成される結合です。共有結合では、2 つの分子が 1 対の電子を共有します。 4 つの共有結合を構成することにより、炭素は 4 セットの電子を共有し、その外側のエネルギー レベルを満たし、信頼性を実現します。
さまざまな種類の炭素化合物
- 飽和炭素化合物:これらは、炭素原子が単結合のみで結合して脂肪族または環状の配置を形成する化合物です。メタン、エタンなどのアルカンはその好例です。
- 不飽和炭素化合物:炭素原子が二重結合または三重結合と単結合で結合して鎖状または環状の構造を形成している化合物です。エテン、ベンゼンなどは、このカテゴリーの炭素化合物に属します。
共有結合と共有化合物
共有結合は、2 つの原子間で電子対を共有することによって形成される原子間結合です。同一の電子に対する 2 つの原子の原子核の静電引力により、共有結合化合物が結合します。
共有結合化合物は、1 つまたは複数の価電子対が原子によって共有される共有結合によって生成される分子です。
共有結合の種類
示されているエタン ルイスの式では、すべての結合が 1 本の線で表されています。各結合は、結合電子として知られる 2 つの電子で構成されています。 2つの原子が結合している場合、2つの原子が4つの電子を共有することも可能です.二重結合として知られるこの結合構造は、2 つの電子を表す 2 本の線で表されます。
例として、以下に示すエテン分子があります。
2 つの原子間で 6 つの電子を共有できます。この状況では、表現は三重結合として知られる 3 本の単線で構成されます。アセチレン分子は三重結合を示しています。
この命名法 (単結合、二重結合、または三重結合) は非常に柔軟で非公式です。ただし、計算は結合の本質を正確に表していません。それでも、さまざまなシナリオで非常に有益です。
共有極性結合
極性共有結合は、結合を形成する電子が不均等に分布している 2 つの原子間に形成されます。電子はより多くの電気陰性度の原子に引き寄せられます。その結果、共通の電子対はその原子により近くなります。酸素-水素、窒素-水素、および硫黄-酸素は、静電ポテンシャルの不均衡により水素結合を形成する分子です。
無極性共有結合
この共有結合は、2 つの原子が同じ数の電子を共有するときに確立されます。非極性の共有結合は、結合する原子が匹敵する電子親和力を持つ場合に形成されます (二原子元素)。
たとえば、非極性の共有結合は、水素ガス、窒素ガスなどのガス分子に存在する可能性があります。
共有結合の形成
共有結合は、原子により安定した電子配置を提供するために発生します。酸素原子は、それ自体で 6 つの価電子を持っています。各酸素原子は、2 対の価電子を共有しているため、8 つの価電子を含んでいます。これにより、その外側のエネルギー準位が満たされ、最も安定した電子配置が得られます。共有された電子は両方の酸素原子核に引き付けられ、この引力によって酸素分子内の 2 つの原子が一緒に保たれます。
炭素化合物における共有結合の形成
炭素原子は、他の炭素原子または他の元素の原子と共有結合を作成できます。炭素はしばしば水素と結合します。炭化水素は、炭素と水素を含む化合物です。メタン (CH4) は炭化水素の例です。 1 つの炭素原子は、メタンの 4 つの水素原子と共有結合を形成します。
炭素化合物結合
炭素は、その分子内の他の原子と共有結合を作成します。炭素は各化合物で 4 価であり、4 価であることを示します。炭素の原子番号は 6 で、最初の殻には 2 つの電子しかありませんが、最も外側の殻には 4 つの電子が含まれています。炭素原子は、その価電子を他の炭素原子または他の元素の原子と共有し、共有結合を形成することにより、希ガス配置を実現できます。
共有結合の性質
- 原子間で形成される非常に強力な化学結合です。
- 追加の電子を生成しません。リンクはそれらを接続するだけです。
- 形成後に自然に溶解することはめったにありません。
- それらは方向性があります。つまり、結合した原子は互いに異なる方向を向いています。
- ほとんどの共有結合化学物質は、融点と沸点が比較的低いです。
- 共有結合した化合物は、多くの場合、気化と融合のエンタルピーが低くなります。
- 自由電子がないため、共有結合分子は電気を通しません。
- 水は共有結合化合物を溶解しません。
結論
共有結合は、一対の価電子を共有する 2 つの原子を一緒に保持する引力です。共有結合は、非金属原子間に発生します。共有結合化合物は、異なる元素の原子が結合するときに形成されます。共有された電子は各原子の外部エネルギー レベルを占有するため、共有結合が発達します。
これは最も安定した電子配置です。炭素には高度なカテネーションがあり、炭素原子または他の元素と共有結合を形成します。炭素には 4 つの価電子があるため、完全な外部エネルギー準位を得るために 4 つの共有結合を作ることができます。水素のみと結合すると、炭化水素として知られる化合物を形成します。炭素は、一重、二重、または三重の形で他の炭素と共有結合を作成する場合があります。
