【極性】分子の形との関係、求め方、打ち消しなどを例を用いて解説!

はじめに

極性を苦手とする高校生は非常に多く、受験でも点を落としがちな分野の1つとなっている。このページではその極性について、定義から電気陰性度、分子の形との関わりまで1から丁寧に解説していく。ぜひこの機会に極性をマスターしてライバルと差をつけよう!

スポンサーリンク

分子の形

分子の形を考える際のポイント

①電子対同士は出来るだけ離れようとする
②非共有電子対も共有電子対と同様に扱う
Point!

分子の形を考えるときに大切になるポイントは上の2つ。実際に例を見ながら確認していこう。


スポンサーリンク

メタン

メタンCH4は真ん中の炭素C原子が4対の電子対をもつ。これらができるだけ離れようとするので、分子の形は正四面体となる。

三フッ化水素

三フッ化水素BF3は真ん中のホウ素B原子が3対の電子対をもつ。これらができるだけ離れようとするので、分子の形は正三角形になる。

二酸化炭素

二酸化炭素CO2は真ん中の炭素C原子が2組の電子対をもつ。(二重結合や三重結合も1組と考える)
これらが出来るだけ離れようとするので、分子の形は直線形になる。

アンモニア

アンモニアNH3は真ん中の窒素N原子がHとの間に3組の電子対をもつ。また1組の非共有電子対をもつ。これらが出来るだけ離れようとするので、全体が正四面体になる。しかし、分子の形はあくまでNとHの位置関係で考えるので、分子の形は三角錐形となる。

水H2Oは真ん中の酸素O原子がHとの間に2組の電子対をもつ。また2組の非共有電子対をもつ。これらが出来るだけ離れようとするので、全体が正四面体になる。しかし、アンモニア同様分子の形はあくまでOとHの位置関係で考えるので、分子の形は折れ線形となる。


スポンサーリンク

極性と電気陰性度

異なる種類の原子が共有結合すると、共有電子対は電気陰性度は大きい原子の方へ引きつけられる。

塩化水素HClの場合、共有電子対は電気陰性度のより大きなCl原子の方へ引きつけられる。その結果、Cl原子は負(δ)に、H原子は正(δ+)に帯電する。このように、原子間の電気陰性度の差によって生じる電荷の偏りを極性といい、極性を持つ分子を極性分子という。

一方、塩素分子Cl2のように同じ種類の原子同士が結合すると、電気陰性度に差がないため共有電子対は2つのCl原子のちょうど真ん中に存在する。そのため極性は生じておらず、このように極性を持たない分子を無極性分子という。


スポンサーリンク

極性の打ち消し

ここまでの説明を読んでこのように思った人がいるかもしれない。
「極性の理由が電気陰性度なら、ほとんど全ての分子に極性が生じているんじゃない?」
だいたいの分子は違う原子同士がつながっているから、こう思う人が多いのは当然。しかし「ある2つの原子間で極性が生じていても、分子全体でみたら極性がない」という場合が存在する。二酸化炭素(O=C=O)を例に説明しよう。

二酸化炭素

二酸化炭素の「C」と「O」の電気陰性度には差があるため、2原子間で極性が生じるのは間違いない。しかし、二酸化炭素の分子中にC=O結合が2つあることに注目しよう。同じ結合が左右対称に存在するため「電気的な偏りが左右で打ち消されてしまう」んだ。その結果、CとOの間に極性は生じるものの、分子全体では無極性ということになる。

他にもメタンCH4や三フッ化ホウ素BF3などの分子は分子全体で無極性になっている。

メタン

CとHの電気陰性度を比較するとCの方が大きいため原子間で極性が生じる。しかし、CH4の形は正四面体形であり、したがって分子全体では無極性となる。

三フッ化ホウ素

BとFの電気陰性度を比較するとFの方が大きいため原子間で極性が生じる。しかし、BF3の形は正三角形であり、したがって分子全体では無極性となる。

一方、水H2O、アンモニアNH3の場合は極性が打ち消されない。

H原子とO原子の電気陰性度を比較すると、Oの方が大きい。したがって、原子間に極性を生じている。またH2Oは分子の形が折れ線型なので、分子全体で極性を打ち消すことができない。したがって、H2Oは極性分子である。

アンモニア

アンモニアNH3も極性分子。N原子とH原子の電気陰性度を比較すると、Nの方が大きいため原子間に極性が生じており、NH3の形は三角錐形なので極性を打ち消すことはできない。


スポンサーリンク

極性と分子の形まとめ

極性
メタン 正四面体 なし
三フッ化ホウ素 正三角形 なし
二酸化炭素 直線形 なし
アンモニア 三角錐形 あり
折れ線形 あり

スポンサーリンク

関連:電気陰性度について、もっと深く。

電気陰性度が極性と深い関わりをもつことがわかったところで、電気陰性度に関する知識をさらに積み重ねていこう。

  • 電気陰性度とは?周期表での傾向から極性との関係、求め方、希ガスの値まで!
  • (これもオススメ!)【大学受験】理論化学のオススメ勉強法・参考書・問題集を大公開!
  • 化学のグルメ「【Youtube】ショートアニメーション講義」

  • スポンサーリンク

    関連:参考書、作りました。

    化学のグルメではオリジナル参考書・問題集を作成しています。現在販売しているのは「理論化学ドリルシリーズ」「無機化学攻略セット」「CHEM ZINE(化学基礎)」の三種類。詳細は以下のページにてご覧ください。


    理論化学ドリル

    無機化学セット

    化学基礎参考書

    理論化学ドリル

    無機化学セット

    化学基礎参考書

    スポンサーリンク