共有結合

共有結合は、2つの非金属原子間の化学結合です。例としては、水素(H)と酸素(O)が結合して(H2O)を作る水があります。完全な外殻は通常8個の電子を持っていますが、水素やヘリウムの場合は2個です。価電子とは、原子の外殻の中で比較的ゆるやかに保持されている電子のことです。電子の殻の構造は量子力学によって決定される。)

原子を構成する電子の数は、原子に含まれる陽子の数で決まります。電子は原子核を周回していて、原子核の周りをファジーな軌道で回っているようなものです。最初の層には2個までの電子があります。それ以降の層は、通常、最大8個の電子を含んでいます。共有結合は原子が価電子を共有することによって形成されます。

例えば、原子が9個の電子を持っていたとすると、最初の2個の電子は原子核に非常に近く、次の7個の電子は少し離れたところで軌道を回っています。外側の7個の電子は、正電荷を帯びた原子核から離れているため、内側の2個の電子よりも強く保持されていません。この原子が他の原子に近づくと、外殻の中にゆるく保持された電子があると、そのゆるく保持された電子に新しい軌道が利用できるようになります。この新しい電子軌道は両方の原子核に結合しており、元の電子軌道よりも低いエネルギーレベルを持っています。電子は自発的にそこにジャンプし、余ったエネルギーで光子を放出することができます。これで電子が両方の原子の周りを回るようになり、その結果、電子を供給した原子は小さな正味の正電荷を持ち、もう一方の原子は小さな正味の負電荷を持つようになります。2つの原子は今、正と負の電荷の間の引力の電磁力によって一緒に保持されています。これは共有結合と呼ばれています。この結合を破るためには、それが形成されたときに解放されたのと同じ量のエネルギーを必要とします。

水分子は、1つの酸素原子と2つの水素原子が共有結合によって結合しています。この場合、酸素原子は各水素原子と1個の電子を共有しています。つまり、酸素原子は小さな純正電荷を持ち、水素原子は小さな純負電荷を持つことになります。その結果、酸素原子と水素原子は電磁力によって互いに引きつけ合うことになります。このため、水分子は極性分子であり、電荷が均等に分布していません。

水（H2O）の共有結合

共有結合の種類

原子軌道（s軌道を除く）は、異なる種類の共有結合を作る。

シグマ(σ)結合は最強の共有結合です。これらの結合は、2つの異なる原子の軌道が正面から重なり合っています。単一の結合は、通常、σ結合です。
パイ(π)結合はより弱く、p(またはd)軌道間の横方向の重なりに起因しています。
与えられた2つの原子間の二重結合は、1つのσ結合と1つのπ結合を持ち
三重結合は、1つのσと2つのπ結合を持っています。

共有結合はイオン結合よりも弱く、融点が低い。彼らはまた、一般的に電気や熱の貧しい導体である。

ボンド長

化学では、結合長は共有結合の大きさを表す尺度です。分子は非常に小さいので、ピコメートル、つまり10億分の1メートルの100万分の1程度の大きさで測定されます。

分子の化学は、そのほとんどが結合によって説明され、結合は電子の構造によって引き起こされます。

ベンゼンの図面。結合長と結合角度を示す。

質問と回答

Q:共有結合とは何ですか?

A: 共有結合とは、2つの非金属原子間の化学結合で、原子が価電子を共有している状態です。このとき、両方の原子核に結合している電子軌道は、元の電子軌道よりも低いエネルギーレベルになります。その結果、電子を提供した原子は正味の電荷が小さくなり、もう一方の原子は正味の電荷が小さくなり、正負の電荷間の電磁力によって結合されることになるのです。

Q: 原子の外殻には、通常いくつの電子があるのですか?

A: 原子の外殻には通常最大8個の電子があり、水素やヘリウムの場合は2個です。

Q:原子の電子の数は何で決まるのですか?

A:原子の電子の数は、原子の中の陽子の数によって決まります。

Q:共有結合はどのように形成されるのですか?

A:共有結合は、原子が互いに近づくと、一方の原子から緩く保持されていた電子が、以前より低いエネルギーレベルで両方の原子核に結合している新しい軌道に飛び込むことで形成されます。その結果、一方の原子は小さな正味の電荷を持ち、もう一方の原子は小さな正味の負電荷を持つようになり、両者の間に電磁的な引力が生じます。

Q: 水はどのような分子ですか?

A: 水の分子は、1つの酸素原子と2つの水素原子が共有結合で結合したもので、電荷が均等に分布していないため極性分子と呼ばれます。

Q:電子は原子核のどこを回っているのか?

A:電子は原子核の周りをファジー軌道のように回っています。