原子は化学結合を形成することで、最も近い原子番号を持つ希ガスと同様の価電子殻電子配置を獲得しようとします。イオン結合、共有結合、および金属結合は、重要な種類の化学結合の一部です。 結合エネルギーと結合長によって、化学結合の強さが決まります。
化学結合の種類
イオン結合は、カチオンとアニオンの間に働く静電引力によって形成されます。多くの場合、イオンは、電子がある原子から別の原子へ移動することで生成されます。 ただし、静電気引力は 3 次元空間全体に均一に分布するため、イオン結合には特定の方向性がありません。
共有結合は、隣接する原子同士が電子対を共有することで形成される化学結合です。 共有された電子対は結合対と呼ばれます。 共有結合は本質的に方向性があります。
金属結合は金属原子間で形成されます。 金属結合は「電子海モデル」で記述されます。 このモデルは、金属のイオン化エネルギーが低いことに基づいて、金属原子は容易に価電子を失い、陽イオンになると述べています。 これらの価電子は、金属全体の陽イオンを取り囲む非局在化電子のプールを作成します。
結合エネルギーと結合長
共有結合の強さは、その結合を切断するのに必要なエネルギー、つまり結合した原子を分離するのに必要なエネルギーにとして測定されます。 結合した原子のペアを分離するにはエネルギーが必要です。 結合が強ければ強いほど、それを解くのに必要なエネルギーは大きくなります。
1 モルの気体分子内の特定の共有結合を切断するのに必要なエネルギーは、「結合エネルギー」または「結合解離エネルギー」と呼ばれます。 二原子分子の結合エネルギーは、吸熱反応の標準エンタルピー変化として定義されます。 3 つ以上の原子を持つ分子には 2 つ以上の結合があります。 このような分子内のすべての結合エネルギーの合計は、分子内のすべての結合を破壊する吸熱反応の標準エンタルピー変化に等しくなります。
2 つの原子間の結合の強度は、結合内の電子対の数が増加するにつれて増加します。 一般に、2 つの原子間の結合の数が多いほど、結合長は短くなり、結合強度は大きくなります。 したがって、三重結合は、同じ 2 つの原子間の二重結合よりも強く、短いです。 同様に、二重結合は同じ 2 つの原子間の単結合よりも強くて短いです。1 つの原子が同じ族の異なる原子と結合する場合、通常、族の下にいくにつれて結合強度は低下します。
このテキストは下記から翻案されます Openstax, Chemistry 2e, Section 7.1: Ionic Bonding, Openstax, Section 7.2: Covalent Bonding, Section 10.5: The Solid State of Matter, and Section 7.5. Bond Strength: Covalent Bonds.
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