共有結合を即理解！わかりやすい図で解説！

同じように、アンモニア分子でも見てみましょう。
水素、窒素原子は価電子数が１または３です。

アンモニア分子のように、どの原子とも共有結合に関与しない電子対がありますが、このような電子対を非共有電子対と言います。
最後に、酸素分子、窒素分子を見てみましょう。

酸素分子や窒素分子のように、共有電子対を複数持つ分子が存在します。
これらは二重結合、三重結合と呼ばれます。

フッ素と電気陰性度のキーワード

では次に、フッ素分子を考えてみましょう。これまでと同じように考えると、1次結合の以下の形になることがわかります。

さて、この単体のフッ素分子はこの形で正しいのですが、実際には自然界にはこの形ではほぼ存在していません。
理由は、フッ素分子は共有結合していても非常に不安定な物質で、希ガスを除くほぼすべての単体元素と化合してしまうからです。

なぜ、フッ素は不安定なのでしょうか？
その理由は電気陰性度の観点から説明することができます。電気陰性度とは、分子中の原子が電子を引き付ける力の強さのことを指します。

そのため、希ガス元素は考慮しません。分子中の原子が電子を引き付ける強さ、とは、言い換えれば、プラスの電気（原子中の陽子）が、マイナスの電気（電子）を引き付ける強さと同じです。

従って、同じ周期の元素では（周期表の横列）、右側に行くほど陽子の数が増えるためプラスの力が増え、電気陰性度は大きくなります。

同じ族では（周期表の縦列）、下に行くほど電子の位置が原子から遠くなり、遠くの電子に対してかかるプラスの力は弱くなるので、電気陰性度は小さくなります。

話を戻して、このフッ素の電気陰性度は元素中で最も大きいです。つまり、フッ素自身が強い正の電気を帯びているような状態であるため、自然界に存在する他の分子と化学反応を起こしてしまい、より安定な構造体に化学変化してしまうからです。

試験では、電気陰性度はフッ素が最大であることと、同周期・同族の電気陰性度の大小関係を問われることが多いです。
希ガスは含まれないことに注意しましょう。練習問題を反復して解けば、ほぼワンパターンであることに気が付きますので、得点源になりやすいです。

５.共有結合と他の化学結合との比較

共有結合について説明しましたが、試験ではその他の化学結合と比較した問題が出題されやすいです。
共有結合はもっとも強い化学結合であり、共有電子対で結合することが特徴です。

結合の組合せは非金属元素同士になります。上述の周期表の中では、Li, Be, Na, Mg, Alと希ガス以外の元素が対象です。

分子間結合は分子間相互作用によるファンデルワールス力という比較的弱い力で互いを引き付けています。

ちょっと踏み込んで：電気陰性度と分子間力

分子間力とは、分子間に働く相互作用の力のことです。試験や練習問題では、水分子やフッ化水素などのハロゲン元素系の分子で発生する水素結合がよく例に挙げられます。
今回は水分子について、電気陰性度の観点から踏み込んで考えてみましょう。

水分子の電子式で、電気陰性度を考えます。酸素原子は水素原子よりも電気陰性度が高いため、酸素原子と水素原子の間の共有電子対は、酸素原子寄りに引っ張られます。
すると、酸素原子の周りには電子がほんの少しだけ密集する一方水素原子の周りには電子がほんの少しだけまばらに存在する状態になります。すると、酸素原子の周りはわずかに電気的に負に帯電した状態になり、水素原子の周りはわずかに正に帯電した状態になります。

このように1つの分子内で電気的な偏（かたよ）りが生じます。すると、水分子中の酸素原子は、他の水分子の水素原子と電気的に引き付けあおうとします。

これは、共有結合している分子で、電気陰性度が高い原子が水素原子の電子を引き付け、電気的な偏りが生じた時に発生するもので、水素結合と呼ばれます。水素結合も分子間相互作用の1つで、ファンデルワールス力の仲間のようなものです。

水素結合は、ファンデルワールス力よりかは強いですが、金属結合よりも弱いです。

その証拠に、水で作った氷を金づちで叩くと、簡単に割れます。一方、純粋な金属をハンマーで叩いても、よくてへこむ程度です。これは結合の強さがそのまま表れた結果であると言えます。ちなみに、共有結合であるダイヤモンド（炭素のみで成る巨大な分子）はハンマーで叩いても傷付きません。
このことから、共有結合は最も結合が強いことが分かります。

さらに詳しく電気陰性度について知りたい場合は下記のページを参考にしてみてください！
（→電気陰性度とは？覚え方や周期表・極性との関係が誰でもわかる！）

６.まとめ

いかがだったでしょうか。
化学結合は理論科学の範囲のため、初めから諦めそうになりますが、系統立てて順番に理解していけば、決して難しいものではありません。むしろとても合理的で、例外がありません。

中高生の範囲で問われる結合の種類は限られていますので、実際に電子式を書きながら覚えていきましょう。