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化学結合まとめ!結合の種類と強さ、結晶の融点・電気伝導性など

約 5 分

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結晶

ここでは、高校化学で扱う「化学結合」についてまとめていく。
(もしそれぞれの結合について詳しいことが知りたかったら、共有結合とは?例を挙げて特徴やイオン結合・配位結合との違いを解説!イオン結合金属結合を見てね!)
まずは、各結合のページであまり触れなかった「化学結晶」について説明していこう。

共有結合・イオン結合・金属結合などによって原子同士がつながれると、「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
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ね。

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。

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」だ。

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。

共有結合結晶>イオン結晶>金属結晶>分子結晶

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
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
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
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
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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