Kossel-Lewisアプローチによる化学結合

化学では、化学結合と呼ばれる、分子内の原子または各化合物内のイオンの組み合わせを結合する力があります。炭素化合物、タンパク質、ポリマー、酸塩基、化学エネルギー、熱力学など、ほぼすべての化学トピックを習得できるように、化学結合を包括的に理解することは非常に重要です。

さて、今回は、化学結合がKossel-Lewisアプローチで記述できることがわかります。 1916年、化学者のギルバートニュートンルイスは対電子結合の概念を開発しました。この概念は、2つの原子が1〜6個の電子を共有して、単結合、単結合、二重結合、または三重結合を形成できることを示しています。

ルイス構造式は、電子記号を使用した分子構造内の電子の分布を表したものです。元素のルイス構造式は、後ろの記号と、ドット(。)または十字(x)などの他の記号で表されるその元素の価電子の数で示されます。

同じ年に、ワルター・コッセルもルイスの理論と同様の理論を提案しましたが、彼の理論モデルは、原子間の電子の完全な移動を想定していました。この理論は極性結合モデルです。

ルイスとコッセルはどちらも、アベッグ(1904)の規則に基づいて結合のモデルを構築しました。このKossel-Lewisアプローチによる化学結合は、原子が化学結合によって結合されると、安定したオクテットに到達するというものです。

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一方、化学結合を形成する陽イオンとマイナスイオンはイオン結合と呼ばれます。イオン結合の形成は、原子によって捕捉および放出された電子と静電引力に基づいています。

オクテット則

オクテット則は化学の単純な規則であり、価電子をある原子から別の原子に移動する(獲得または喪失)か、価電子を共有して価電子シェルにオクテットを持たせることで、原子が結合できることを示しています。

この規則は、炭素、窒素、酸素、ハロゲンなどの主族元素に適用できます。この規則は、ナトリウムやマグネシウムなどの金属元素にも適用できます。

簡単に言えば、分子またはイオンは、その外側の電子殻に8つの電子が含まれていると安定する傾向があります。このルールは、最初に提案され、Kossel-Lewisアプローチで適用されました。このルールには、考慮する必要のある制限があります。

  1. 中心原子の不完全なオクテット:一部の化合物では、中心原子を取り巻く電子の数が8未満です。これは特に、価電子が4つ未満の元素の場合に当てはまります。例; LiC1、BeH2、およびBC13。
  2. 奇数電子分子:一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO2)などの奇数の電子を持つ分子では、オクテット則が満たされていません。
  3. 拡張オクテット:3sおよび3p軌道に加えて、周期表の第3周期の内側と外側の要素には、結合に使用できる3d軌道もあります。これらの元素の多くの化合物では、中心原子の近くに8つ以上の価電子があります。これは拡張オクテットと呼ばれますが、もちろんそのような場合にはオクテット則は適用されません。例; PF5では、リン分子は原子価殻に10個の電子を持っています。

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