化学結合

原子が互いに接近すると、原子核は互いに反発し、電子も反発します。同時に、各原子からの電子は互いの原子核に引き付けられ、反発力を最小限に抑えながら原子間の引力を最大化するように配置されます。

これにより正味の引力が発生すると、システムの位置エネルギーは低下します。この相互作用は化学結合と呼ばれます。

ただし、原子のすべての組み合わせが安定した化学結合を形成できるわけではありません。原子の化学的挙動は、主に結合を形成するものとそれらが結合の種類によって決まります。化合物を構成する原子間の結合を理解することは、それらの分子挙動を理解し予測するのに役立ちます。

結合エネルギーは、ガス状化合物の1モルで結合を切断するために必要なエネルギーです。結合した原子の種類と関与する電子の数によって異なります。ボンドエネルギーによりボンド強度が増加します。

結合した原子の種類と関与する電子の数も、結合した2つの原子の原子核間の平均距離であり、結合の多重度と結合強度に反比例する結合長に影響を与えます。

最も一般的な結合相互作用は、反対に帯電したイオン間の静電引力を伴うイオン結合から、原子間の価電子を共有する共有結合まで、さまざまなスペクトルに分類されます。

イオン結合は、イオン化合物に見られる主要な相互作用です。構成する陽イオンと陰イオンは、静電引力によって一緒に保持されます。多くの場合、イオン形成に先立って、関与する原子間の価電子の移動が行われます。

電子を失った原子が陽イオンになり、電子を受け入れる原子が陰イオンになります。電子の移動により、通常、各イオンに最も近い希ガス配置が与えられます。これは、電子数の変化が最も小さい場合に到達する配置であり、イオンのエネルギー安定性が向上します。

共有結合では、共有電子が結合原子の原子核と相互作用し、ポテンシャルエネルギーを低下させます。二重結合と三重結合は、それぞれ原子間で2対と3対の電子を共有します。これにより、他の原子核からの追加の引力を受ける電子の数が増えると、結合強度は結合の多重度とともに増加します。