seegongsik
高校1~高校2年生 (15-17歳)

化学基礎 共有結合 わかりやすく

Covalent Bond

共有結合は、非金属の原子どうしが電子対を共有してできる結合です。 二つの原子が近づくと電子雲が重なってエネルギーが下がりますが、近づきすぎると原子核どうしが反発してまた上がるので、エネルギーが最も低い距離が結合距離になります。 二つの原子の間で共有する電子対が多いほど、つまり単結合・二重結合・三重結合となるほど、結合エネルギーは大きく、結合距離は短くなります。 図で原子核間の距離を変えるとエネルギー曲線上の点が動き、結合の次数を変えると炭素原子間の結合の長さと強さが変わります。

共有結合はどのようにできるか

1 r₀
💡 たとえ：一つのボールを二人で持つ
①二人が一つのボール（電子対）をいっしょに持っている様子に似ている
②原子が近づくほど電子雲が重なってエネルギーは下がるが、近づきすぎると原子核どうしが反発してエネルギーがまた上がる
③エネルギーが最も低い距離が結合距離である
④イオン結合のように電子を受け渡すのではなく、電子を共有する

単結合・二重結合・三重結合

1
結合の次数と性質
結合の次数↑ → 結合エネルギー↑、結合距離↓
同じ原子どうしなら、三重結合 > 二重結合 > 単結合の順に結合が強い
🔍 三つの結合の比較
①単結合：σ結合 1 本（H₂、Cl₂、C−C）
②二重結合：σ結合 + π結合（O₂、C=C）
③三重結合：σ結合 + π結合 2 本（N₂、C≡C）
④炭素原子間の結合は、単結合 154 pm、二重結合 134 pm、三重結合 120 pm で、結合の次数が大きいほど短く強い

電気陰性度と極性

極性共有結合
ΔEN > 0 → 電子対が一方にかたよる
ΔEN は二つの原子の電気陰性度の差
無極性共有結合
ΔEN = 0 → 電子対を等しく共有する
同じ元素どうしの結合（H₂、O₂、N₂）
💡 結合は連続的である
①ΔEN = 0：無極性の共有結合（H−H）
②ΔEN がおよそ 1.7 より小さい：極性の共有結合（H−Cl）
③ΔEN がおよそ 1.7 より大きい：イオン結合に近い（Na−Cl）
④共有結合とイオン結合ははっきり分かれず、連続的につながっている

実際に解く

例題 1
水素分子（H₂）で、二つの水素原子はどのように結合しているか。共有電子対の数はいくつか。
1
それぞれの H 原子が電子を 1 個ずつ出し、電子対 1 組を共有する（単結合）。
H· + ·H → H:H (H−H)
2
共有している電子対の数を数える。
共有電子対 1 組（単結合）
▸ 単結合、共有電子対 1 組
電子対 1 組を共有することで、それぞれの水素原子がヘリウムと同じ安定な電子配置になる。
例題 2
窒素分子（N₂）の結合の種類と、共有電子対・非共有電子対の数を求めよ。
1
N 原子は価電子が 5 個なので、3 個ずつ出し合って電子対 3 組を共有する三重結合をつくる。
N≡N (三重結合)
2
共有電子対と、残った非共有電子対を数える。
共有電子対 3 組、非共有電子対 2 組
▸ 三重結合（共有電子対 3 組、非共有電子対 2 組）
それぞれの N 原子に非共有電子対が 1 組ずつ残って合計 2 組になり、三重結合なのでとても短く強い。

まとめ

共有結合
非金属 + 非金属 → 電子対共有
電気陰性度の差が小さい元素の間でできる
2023 評価院 模試 化学Ⅰ 類題
次の分子のうち、二重結合を含むものはどれか。
①H₂
②Cl₂
③O₂
④N₂
⑤HCl
▸ ③ O₂
1
それぞれの分子の結合の次数を比べる。H₂、Cl₂、HCl は単結合、N₂ は三重結合である。
2
残った O₂ の結合の次数を確かめる。
O₂：O=O の二重結合（共有電子対 2 組）
🎯 試験ポイント
①共有結合は、非金属の原子どうしが電子を共有する結合である
②結合の次数が大きいほど、結合エネルギーは大きく結合距離は短い
③σ結合は結合軸の方向に、π結合は横向きに軌道が重なったものである
④ΔEN > 0 なら極性、ΔEN = 0 なら無極性の共有結合である
⑤配位結合は、一方の原子が電子対を両方とも出す結合である（例：NH₄⁺）
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最終更新

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