はじめに

このページでは、高校化学で扱う各種化学結合について、結晶構造や沸点・電気伝導性などに注目してまとめていこうと思う。受験でも頻出の単元なのでこの機会にぜひマスターするようにしよう!又、化学結合に関する個別の解説は以下のページを参照してね!

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結晶

共有結合イオン結合金属結合分子間力などの化学結合により原子(分子)同士が繋がれると、「結晶」という名のカタマリを形成する。

共有結合によってできた結晶を共有結合結晶、イオン結合をしてできた結晶をイオン結晶、金属結合をしてできた結晶を金属結晶、分子間力によってできた結晶を分子結晶という。結合の名前と結晶の名前はセットで覚えておくようにしよう。

化学結合の種類

高校化学で学ぶ化学結合について、結晶と絡めて一覧にまとめておこう。

共有結合結晶 イオン結晶 金属結晶 分子結晶
結晶をつくっているもの 原子 陽イオン・陰イオン 金属原子(陽イオン+自由電子) 分子
結合 共有結合 イオン結合 金属結合 分子間力(ファンデルワールス力・水素結合)
電気伝導性 なし※1 なし※2 あり なし
融点 かなり高い 高い 高い 低い
硬さ かなり硬い 硬い 展性・延性あり※3 柔らかい
※1例外として黒鉛(グラファイト)があげられる。
※2例外として「液体」があげられる。液体にすると電気を通せるようになる。
※3展性や延性については小学校・中学校で習ってきているだろう。
展性は、圧力などによって、破壊されることなく薄く箔状に広がる性質(例:金箔)
延性は、引っ張られると細く長くのびる性質(例:銅線)

上の表中にある「結合の強さ」と「融点」について、少し説明を付け加えておこう。


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結合の強さ

共有結合イオン結合金属結合分子間力による結合は全て同じ強さではない。原子がもつ電子を使って直接つながっている共有結合は最も強い結合で、陽イオンと陰イオンの間の引力(クーロン力)によって形成されるイオン結合は、二番目に強い結合。金属結合は、飛び回ってる自由電子による結合であまり強くはない。分子間力は基本的にかなり弱いが、その中でもファンデルワールス力はダントツで弱い。

融点

融点とは「固体が液体に変わるときの温度」である。

固体を液体に変えるには、結合を切ってバラバラにしなければならない。結合は温度が高くなった時に切れる。ということはつまり、結合が強くて切りづらいほど融点は高くなると考えることができる。従って、融点の高さの順は結合の強さの順と同じ並びになる。


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演習問題

 問1

共有結合によってできた結晶を何というか。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:共有結合結晶

共有結合によってできた結晶は共有結合結晶と呼ばれる。ちなみに、イオン結合でできた結晶はイオン結晶、金属結合でできた結晶は金属結晶、分子間力でできた結晶は分子結晶である。

 問2

展性・延性について説明しなさい。

【問2】解答/解説:タップで表示
解答:以下参照

展性は、圧力などによって、破壊されることなく薄く箔状に広がる性質
延性は、引っ張られると細く長くのびる性質

展性は金箔とかをつくるときに、延性は銅線とかをつくるときに利用されている。

 問3

共有結合・イオン結合・金属結合・分子間力を強さの順に並べなさい。

【問3】解答/解説:タップで表示
解答:共有結合>イオン結合>金属結合>分子間力

化学結合の強さは共有結合>イオン結合>金属結合>分子間力の順である。
原子がもつ電子を使って直接つながっている共有結合は最も強い結合で、陽イオンと陰イオンの間の引力(クーロン力)によって形成されるイオン結合は、二番目に強い結合。
金属結合は、飛び回ってる自由電子による結合であまり強くはない。
分子間力は基本的にかなり弱いが、その中でもファンデルワールス力はダントツで弱い。

 問4

共有結合結晶・イオン結晶・金属結晶・分子結晶を強さの順に並べなさい。

【問4】解答/解説:タップで表示
解答:共有結合結晶>イオン結晶>金属結晶>分子結晶

融点とは「固体が液体に変わるときの温度」である。

固体を液体に変えるには、結合を切ってバラバラにしなければならない。
結合は温度が高くなった時に切れる。ということはつまり、結合が強くて切りづらいほど融点は高くなるよね。

従って、融点の高さの順は結合の強さの順と同じ並びになる。


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関連:化学結合を、まとめて学ぼう。

化学のグルメでは、それぞれの化学結合について個別に深く解説したページを用意。この機会に、まとめて知識を深めておこう。

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