理科ラボ

化学基礎｜物質の構成（7）共有結合と分子

非金属の原子は、電子を「共有」して結びつく

非金属元素の原子どうしは、電子をやりとりするのではなく、出し合って共有することで結びつきます（共有結合）。共有の仕方から分子の形や性質が決まります。中学のふり返りから始めて、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    水分子の H と O は、どう結びついている？

    予想：水分子 H₂O の水素原子と酸素原子は、どのように結びついている？

    白＝H、赤＝O、灰＝C、青＝N、緑＝Cl。点は価電子、赤い楕円は共有電子対。δ＋・δ− は電荷のかたより。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    原子価H 1・O 2・N 3・C 4原子がもつ「手」の数構造式で、すべての手を使い切るように線を引く
    結合の種類単結合 −、二重結合 ＝、三重結合 ≡共有電子対 1・2・3 組O₂：O=O、N₂：N≡N、CO₂：O=C=O
    電気陰性度の大小F ＞ O ＞ N ≒ Cl ＞ C ＞ H大きい方に電子がかたよる（δ−）希ガスは考えない

    極性は「結合のかたより」と「分子の形」の 2 つで決まる。形で打ち消されれば無極性。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：電離のようすイオン結合の物質と分子の物質の、水へのとけ方を比べよう →

    実験のあとに読む

    なぜ同じ「共有結合」なのに、とけやすさがちがうのか

    何を比べる？

    水分子の結びつき、H₂ と Cl₂ の共有電子対、分子ごとの構造式、CO₂ と H₂O の極性、ダイヤモンドとドライアイスの温めたときのようすを比べます。

    結果をどう考える？

    ドライアイス（分子結晶）が低い温度で気体になるとき、切れるのは分子と分子の間の弱い力（分子間力）だけで、分子の中の共有結合はそのままです。一方、ダイヤモンド（共有結合の結晶）は全体が共有結合でつながっているので、とかすには強い共有結合そのものを切る必要があり、融点がとても高くなります。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    「共有結合でできた物質は、どれも融点が低い」はまちがいです。分子結晶は低いですが、共有結合の結晶（ダイヤモンド・二酸化ケイ素など）は非常に高い融点をもちます。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方