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2.1:極性共有結合-電気陰性度

電気陰性度と結合タイプ

化学結合の二つの理想化された両極端:(1)イオン結合—一つ以上の電子がある原子から別の原子に完全に移動し、得られたイオンは純粋に静電気力によって一緒に保持されている—と(2)電子が二つの原子間で均等に共有されている共有結合。 ほとんどの化合物は、しかし、電子が結合した原子間で不均等に共有されていることを意味し、極性共有結合を持っています。 電気陰性度は、共有電子が極性共有結合の2つの原子の間にどのように分布するかを決定する。 より強く原子がその結合中の電子を引き付けるほど、その電気陰性度は大きくなる。 極性共有結合中の電子は、より多くの電気陰性原子に向かってシフトされる;したがって、より多くの電気陰性原子は、部分的な負電荷を有するものであ 電気陰性度の差が大きいほど、電子分布が偏光し、原子の部分電荷が大きくなります。 小文字のギリシャ語のデルタ(δ)は、結合した原子が部分的な正の電荷を持っていることを示すために使用され、δ+で示されるか、または部分的な負の電荷を持っていることを示すために、δ−で示され、部分的な電荷を持っている二つの原子間の結合は極性結合であることを思い出してください。p>

図\(\PageIndex{3}\): ルイス電子構造を用いた非極性共有結合、極性共有結合、およびイオン結合における電子分布。 電子が豊富な(負に帯電した)領域は青色で示され、電子が乏しい(正に帯電した)領域は赤色で示されている。結合がイオン性であるか、非極性共有結合であるか、または極性共有結合であるかは、2つの結合原子の電気陰性度の差(Δ EN)の絶対値を計算することに 差が非常に小さいかゼロである場合、結合は共有結合であり、非極性である。 それが大きい場合、結合は極性共有結合またはイオン性である。 結合H–H、H–Cl、およびNa–Clの原子間の電気陰性度の差の絶対値は、それぞれ0(非極性)、0.9(極性共有結合)、および2.1(イオン性)である。 電子が原子間で共有される程度は、完全に等しい(純粋な共有結合)から全くない(イオン結合)まで変化する。 図7.2.4は、電気陰性度の差と結合型の関係を示しています。 しかし、この表は多くの例外を除いて、単なる一般的なガイドです。 結合の共有結合またはイオン性の特性への最良のガイドは、関与する原子の種類と周期表におけるそれらの相対位置を考慮することである。 二つの非金属間の結合は一般に共有結合であり、金属と非金属との間の結合はしばしばイオン性である。図\(\PageIndex{4}\):2つの原子の間で電気陰性度の差が大きくなると、結合はよりイオン性になります。

図\(\PageIndex{4}\):2つの原子の間で電気陰性度の差が大きくなると、結合はよりイオン性になります。

いくつかの化合物は、共有結合とイオン結合の両方を含む。 OH-、NO3-、NH4+などの多原子イオン中の原子は、極性共有結合によって一緒に保持されています。 しかし、これらの多原子イオンは、反対の電荷のイオンと結合することによってイオン化合物を形成する。 例えば、硝酸カリウム、KNO3は、K+カチオンと多原子NO3−アニオンを含む。 したがって、硝酸カリウム中の結合はイオン性であり、イオンK+とNO3−との間の静電引力、およびNO3−中の窒素原子と酸素原子間の共有結合に起因する。

例\(\PageIndex{1}\):電気陰性度と結合極性

結合極性は、タンパク質の構造を決定する上で重要な役割を果たしています。 表A2の電気陰性度の値を使用して、以下の共有結合(すべてアミノ酸に一般的に見られる)を極性の高い順に配置します。 次に、記号δ+とδ–を使用して正と負の原子を指定します。

C–H、C–N、C–O、N–H、O–H、S–H

ソリューション

これらの結合の極性は、電気陰性度の違いが増加します。 Δ–指定を持つ原子は、二つのより電気陰性である。 表\(\PageIndex{1}\)は、これらの結合を極性の増加順に示しています。

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