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化学(1)Ｂ［結晶と結合］教えて下さい
ryumuの回答
- ryumu
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すべてを説明するのは大変なので、キーワードを・・・ 結合の判別は原子の「電気陰性度（電子の引きつけやすさの度合い）」により決まります。電気陰性度は、一般に周期表の左下から右上に向かって大きくなり、フッ素が最強です。 逆に電気的に陽性な元素、すなわち「イオン化エネルギー」の比較的低い元素は金属として存在しますが、その原子の結合を金属結合といいます。 少し専門的な話・・・ 基本的に化学結合は、正電荷の原子核と負電荷の電子との間の静電引力と、不確定性原理による効果により生じます。 単純な例で言うと、距離が離れた位置に原子核Ｎ１、Ｎ２があり（ともに正電荷）、Ｎ１に負電荷の電子ｅが引きつけられているとします。 Ｎ１-ｅ Ｎ２ ここで、静電引力により、Ｎ１にｅが落ち込まないのは、不確定性原理によります。すなわち、もし電子が核に引っ付くと、電子の”位置”と”運動量”が同時確定する事になりますが、これは不確定性原理に反することなのです。 で、このＮ１、Ｎ２の距離が近づいてくるとｅは、Ｎ１との強い引力を振り払って、Ｎ２と静電的に結合しようとする確率がでてきます（実はこの確率が存在することが極めて重要！！）。当然これはどちらにも移動する確率があるので、 Ｎ１-ｅ・・・Ｎ２ ＜-＞ Ｎ１・・・ｅ-Ｎ２ ［１］ の様な状態が存在するのです。 このとき、電子は”移動する範囲が広がるため”、不確定性原理により、”運動量の低下”が起こり得ます。すなわち、一カ所に電子が局在化しているより、二カ所をうろついている方が、”運動エネルギーの低い状態が存在する”のです。これが、化学結合の安定化の要因です（波動関数を考慮するともっとはっきりします）。 で、この電子の移動確率がほぼ等しい（２核の電気陰性度がほぼ等しい）場合、電子を両者が共有していることになり（共有結合）、一方に平衡が片寄ってる（電気陰性度が異なる）場合、電子を引きつけてる方は負電荷を帯び、引きつけてない方は、正電荷を帯びてるので、両者は静電的に引き寄せられます（イオン結合）。 どんな結合にしても、基本的には静電的引力（クーロン力）によります。 ちなみに、希ガスや無極性分子においても、原子核周囲の”電子雲の揺らぎ”により、瞬間的に分極するため、それによる静電引力が弱い結合を生じます。
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