極性(分子の形との関係・見分け方・例・打ち消しなど)

目次

はじめに

【プロ講師解説】このページでは『極性(分子の形との関係・見分け方・例・打ち消しなど)』について解説しています。


分子の形

  • 分子の形を考える際に重要なのは次の2ポイントである。
  • 電子対同士は出来るだけ離れようとする
  • 非共有電子対も共有電子対と同様に扱う
  • 具体例を用いて解説する。

メタン

  • メタンCH4は中心の炭素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ため、分子の形は正四面体形となる。

三フッ化ホウ素

  • 三フッ化ホウ素BF3は中心のホウ素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ため、分子の形は正三角形になる。

二酸化炭素

  • 二酸化炭素CO2は中心の炭素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ため、分子の形は直線形になる。

アンモニア

  • アンモニアNH3は中心の窒素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ため、全体が正四面体形になる。ただし、分子の形はあくまでNとHの位置関係で考えるため、分子の形は三角錐形となる。

  • 水H2Oは中心の酸素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ため、全体が正四面体形になる。ただし、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ため、分子の形は折れ線形となる。

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が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、極性をも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、このように極性をもたない分子を無極性分子という。

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ため、こう思う人が多いのは当然である。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(いわゆる極性の打ち消し)が存在する。
  • 具体例を用いて解説する。

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つ存在する。
  • したがって、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る。
  • 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なる。

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。

  • 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形のため、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

  • 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いる。
  • NH3の形は三角錐形のため極性を打ち消すことはできない。したがってNH3も極性分子である。

分子の形・極性まとめ

  • 代表的な化合物の分子の形・極性は次の通りである。
化合物極性
二酸化炭素直線形なし
メタン正四面体形なし
三フッ化ホウ素正三角形なし
折れ線形あり
アンモニア三角錐形あり

分子の形・極性まとめ

この『極性(分子の形との関係・見分け方・例・打ち消しなど)』のページで解説した内容をまとめる。

  • 分子の形を考える際に重要なのは次の2ポイントである。
    ❶ 電子対同士は出来るだけ離れようとする
    ❷ 非共有電子対も共有電子対と同様に扱う
  • 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う。
  • 極性をもつ分子を極性分子、極性をもたない分子を無極性分子という。
  • 代表的な化合物の分子の形・極性は次の通りである。
化合物極性
二酸化炭素直線形なし
メタン正四面体形なし
三フッ化ホウ素正三角形なし
折れ線形あり
アンモニア三角錐形あり

演習問題

化学のグルメでは、高校化学・化学基礎の一問一答問題を公開しています。問題一覧は【スマホで出来る】一問一答(高校化学・化学基礎)でご覧下さい。

問1

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が【1(大き or 小さ)】い原子の方へ引きつけられる。

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解答:【1】大き

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が大きい原子の方へ引きつけられる。

問2

原子間の電気陰性度の差によって生じる電荷の偏りを【1】という。

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解答:【1】極性

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う。

問3

極性をもつ分子を【1】という。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】極性分子

極性をもつ分子を極性分子という。

問4

極性をもたない分子を【1】という。

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解答:【1】無極性分子

極性をもたない分子を無極性分子という。

問5

二酸化炭素の分子の形は【1】形である。

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解答:【1】直線

二酸化炭素の分子の形は直線形である。

問6

二酸化炭素は【1(極性 or 無極性)】分子である。

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解答:【1】無極性

二酸化炭素は無極性分子である。

問7

メタンの分子の形は【1】形である。

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解答:【1】正四面体

メタンの分子の形は正四面体形である。

問8

メタンは【1(極性 or 無極性)】分子である。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】無極性

メタンは無極性分子である。

問9

三フッ化ホウ素の分子の形は【1】形である。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】正三角

三フッ化ホウ素の分子の形は正三角形である。

問10

三フッ化ホウ素は【1(極性 or 無極性)】分子である。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】無極性

三フッ化ホウ素は無極性分子である。

問11

水の分子の形は【1】形である。

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解答:【1】折れ線

水の分子の形は折れ線形である。

問12

水は【1(極性 or 無極性)】分子である。

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解答:【1】極性

水は極性分子である。

問13

アンモニアの分子の形は【1】形である。

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解答:【1】三角錐

アンモニアの分子の形は三角錐形である。

問14

アンモニアは【1(極性 or 無極性)】分子である。

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解答:【1】極性

アンモニアは極性分子である。

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著者情報

元講師、薬剤師、イラストレーター
数百名の中高生向け指導経験あり(過去生徒合格実績:東工大・東北大・筑波大・千葉大・岡山大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)。
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆
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