共有結合

I

プロローグ

非金属元素の原子どうしが最外殻にある不対電子を1個ずつ出しあい、この電子対を両原子が共有することでつくられる化学結合をいう。この場合、共有される電子が1組(2個)のときが単結合、2組のときが二重結合、3組のときが三重結合となる。→化学反応の「化学結合」

II

不対電子

原子の周囲に存在する電子は、いくつかの場所(電子殻：でんしかく)にわかれて入っている。そしてこの電子殻は、原子核に近い方からK殻、L殻、M殻、N殻、O殻…と名づけられている。また、一番外側の電子殻(最外殻)に入る電子のことを価電子とよび、K殻では2個の電子が、その他の電子殻では8個の電子が入るといっぱいになり、きわめて安定した状態となる。たとえば、最外殻に電子がつまった状態の原子グループは希ガスとよばれ、いずれも化学反応をおこしにくい安定な気体である。化学反応は価電子による反応であり、価電子数が2または8のときは反応がおこりにくいことから、このときの価電子数を0(ゼロ)とみなしている。

電子殻には電子が存在する場所としての軌道があり、1個の軌道には2個の電子が入ることができる。つまり、K殻では1つの軌道、その他の最外殻には4つの軌道がある。また、電子が軌道に入るときは、対にならないように入っていくという規則があり、最大4個の対にならない電子(不対電子)が存在する。別表「不対電子」に電子が各電子殻に入っていくようす(電子配置)と、価電子数、不対電子数をしめす。

III

共有結合の例

水素分子 H₂ ができる共有結合を例にとると、K殻に不対電子1個をもっている水素原子 H どうしが互いにこの電子を出しあい、1組の電子を共有した状態である。そして、電子を共有することで各水素原子の電子配置は、K殻に電子が2個入ったヘリウム原子 He と同じ、きわめて安定な状態となる。一般に、共有結合で結合しているそれぞれの原子は、希ガスと同じように安定した電子配置となって存在している。水素分子 H₂ の結合のようすを、電子式では次のようにしめすことができる。

H・ + ・H → H：H

このとき、水素原子間に共有されている電子対のことを共有電子対とよんでいる。水素分子の結合状態は、電子式をつかって H：H のようにあらわすと理解しやすいが、ふつうは、結合の状態をしめすのには電子式をつかわずに、共有電子対「：」にかわって1本の線「-」(価標)をつかい、H-H というようにあらわす。この式のことを構造式とよぶ。

1

電子式

電子式とは原子の価電子(最外殻電子)を点でしめし、分子の構造を書きあらわしたものである。以下、おもな元素の電子式をしめす。

(1)水素　
(2)ヘリウム　
(3)リチウム　
(4)ベリリウム　
(5)ホウ素　
(6)炭素　
(7)窒素　
(8)酸素　
(9)フッ素　
(10)ネオン