化合物 例えば、2つ以上の異なる化学元素の結合によって形成される化学物質です。すべての化合物には化学式があります。これは、特定の化合物を構成する元素の相対的な比率を表す表記です。化合物は化学反応を通じて相互作用し、その間に原子結合が壊れて別の化合物に変化します。
化合物の結合を促進する主なメカニズムは、価電子の共有または移動です。化学化合物には、共有結合化合物、イオン化合物、金属化合物の 3 つの主要なタイプがあり、それぞれが原子の結合方法によって定義されます。
化合物対。混合物：化学物質の例
化合物は混合物とは異なります。混合物には多数の異なる元素が含まれる場合がありますが、混合物では、どの元素も互いに化学結合を共有しません。たとえば、鋼は混合物です。鋼は鉄 (Fe) と炭素 (C) の量で構成されていますが、これらの元素は化学的に結合していません。さらに、鋼の成分の割合は異なる場合があります。鋼のサンプルには、炭素が多いか鉄が少ない可能性があります。
一方、化合物は、互いに化学結合を共有する物質で構成されています。食塩（NaCl）は、ナトリウム原子（Na）と塩素原子（Cl）が結合した化合物です。化合物は常に同じ比率の成分を持っています。塩の各分子は、1 つのナトリウム原子と 1 つの塩素原子 (NaCl) で構成されています。
化合物の種類と例
化合物には 3 つの主要な種類があり、それぞれ構成原子がどのように結合されているかによって区別されます。共有結合、イオン結合、金属結合。 2 つの元素がどのような種類の結合を形成するかは、それらの元素の電気陰性度 (これらの元素が電子をどれだけ引き付けるかの尺度) によって決まります。
共有化合物
共有結合化合物は、元素間の電子対の共有によって形成される化合物です。完全な外殻と安定した電子配置を得るために、元素は電子のペアを共有します。たとえば、水は 2 つの水素原子に共有結合した 1 つの酸素原子 (H
2 つの原子だけで構成される単純な化合物から、非常に複雑な有機高分子まで、さまざまな共有結合があります。すべての共有結合した化合物は、作用する分子間力によって決定される特定の幾何学的構造を持っています。ほとんどの共有結合は 2 つの電子の共有で構成されていますが、一部の化合物では 1、3、4、または 6 個の電子が共有されています。
同様の電気陰性度を持つ要素は、共有結合を形成する傾向があります。その結果、共有結合は他の種類の結合よりも相対的に弱くなる傾向があります。二酸化炭素 (CO
配位共有結合と呼ばれる特別なタイプの共有結合が存在します。配位共有結合は、共有電子対が同じ元素または分子から供与されることを除いて、通常の共有結合と本質的に同じ性質です。
イオン化合物
イオン性化合物は、静電力によって一緒に保持された 2 つ以上のイオンで構成されます。イオンは、原子が電子を失うか獲得するときに形成され、正味の電荷を獲得します。プラスに帯電したイオンは陽イオンと呼ばれ、マイナスに帯電したイオンは陰イオンと呼ばれます。反対に帯電したイオン間の引力により、それらが引き寄せられ、緊密な化学結合が形成されます。イオン性化合物の個々のイオンは、連続的かつ周期的な結晶構造で組織化された、多数の隣接イオンと密接に接触する傾向があります。たとえば、食卓塩は、ナトリウム陽イオン (Na) と塩素陰イオン (Cl) の結合によって形成されるイオン性化合物です。
イオン化合物は一般に、電気陰性度が大きく異なる元素間で形成されます。たとえば、周期表の元素族の 1 つであるハロゲンは、7 個の電子からなる外側の電子殻を持っているため、電気陰性度が非常に高くなります。塩素 (Cl) などのハロゲンは、ナトリウム (Na) などのアルカリ金属など、電気陰性度があまり高くない元素と容易にイオン結合を形成します。ハロゲンのような非常に電気陰性度の高い元素は、電気陰性度の低い元素から電子を奪い、陽イオンと陰イオンを形成します。これらの陽イオンと陰イオンは、反対の電荷のために互いに引き寄せられます。
イオン結合は、室温で固体であり、高い融点と沸点を持ち、良好な電気絶縁体である、強力で脆い化合物を形成する傾向があります。溶解すると、構成イオンが自由に動き回るため、イオン性化合物は非常に伝導性が高くなります。
金属化合物
金属化合物は、金属カチオンの格子上に位置する自由に共有された電子のプールからなる化合物として説明できます。イオン化合物と同様に、金属化合物は規則的な格子構造を持っています。ただし、イオン化合物とは異なり、金属化合物の電子は非局在化されており、自由に動き回ることができます。金属化合物における価電子の移動度は、強度、導電率、延性、光沢、不透明度など、金属の物理的特性の多くを説明します。
多くの開いた原子価殻を持つ金属原子間に形成される金属結合。電子が占める可能性のあるエネルギー状態の数が多いということは、電子が物質の周りを自由に移動できることを意味します。電子は非常に移動しやすいため、電界の影響を受けやすく、金属化合物は非常に導電性が高くなります。さらに、この電子の自由共有は、陽イオン格子が局所的な結合を容易に壊して再形成できることを意味します。この特性が、金属が展性があり、延性がある理由です。非局在化した電子は、金属が特有の光沢を持つ理由も説明します。光波からの光子は跳ね返り、電子によって散乱されます。ある意味では、純粋な金属のサンプルを、その構造全体で電子を自由に共有する単一の巨大な分子と見なすことができます.
上記の 3 つのカテゴリは、最も一般的な 3 種類の化学結合と化合物のみを説明していることを理解することが重要です。水素結合、ファンデルワールス力、双極子間相互作用などによって形成される化合物は他にもあります。大質量星は、その磁場によって特別なタイプの化学結合を作り出すことができるという理論さえ立てられています。考えられる化学結合の種類の実際の数は不明ですが、これらの 3 つのカテゴリは、日常生活で遭遇する化学結合の大部分を構成しています。
