共有結合結晶【高校化学・化学基礎一問一答】

解答：【１】共有結合結晶

多数の原子が共有結合によって繋がってできる結晶を共有結合結晶という。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】組成式

共有結合結晶は構成元素の種類と割合を最も簡単な整数比で示した組成式で表される。

参考：イオン結合（例・共有結合との違い・特徴・強さなど）

解答：【１】4

ダイヤモンドCでは、炭素C原子がもつ4個の価電子が、隣り合うC原子の価電子と共有結合している。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】高

ダイヤモンドは綿密な立体網目状構造であり、したがって極めて硬く、融点も非常に高い。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】ない

ダイヤモンドでは、伝導に必要な価電子が全て共有結合に使われているため、電気伝導性がない。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】8

次の図は、ダイヤモンドの共有結合結晶の単位格子を表す。

単位格子の頂点を占めるC原子（1/8）を赤、面上のC原子（1/2）を青、格子内部の丸々1個のC原子を緑で表している。

単位格子に含まれるC原子の数は8個である。

\[
\frac{ 1 }{ 8 }×8+\frac{ 1 }{ 2 }×6+1×4=8(個)
\]

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】4

C原子は周りの4個のC原子と接している。したがって、ダイヤモンドの単位格子における配位数は4である。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】3

黒鉛は、C原子がもつ4個の価電子のうち3個のみを使って隣り合う炭素原子の価電子と共有結合し、正六角形の構造が繰り返された平面層状構造をつくっている。また、この平面層状構造同士が分子間力によって緩く結合している。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】ある

黒鉛では、伝導に必要な価電子が1個残っているため、電気伝導性がある。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】黒

黒鉛では、光を遮る価電子が1個残っているため可視光は一部しか透過せず、色は黒色である。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】絶縁体【２】半導体

Si-Si結合は、ダイヤモンドのC-C結合に比べて弱く切れやすいため、ケイ素はやや電気を通す（半導体）。この性質を生かし、純度の高いケイ素はパソコン関係の部品や太陽光発電のパネルなどに用いられる。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）

解答：【１】酸素O

二酸化ケイ素SiO₂の共有結合結晶は、ケイ素Siの共有結合結晶に酸素O原子を組み込んだ構造になっている。

Si原子の正四面体構造のなかに、SiO₄の正四面体構造が収まっているようなイメージである。

参考：共有結合結晶（例・特徴・性質・組成式・融点・電気伝導性など）