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自然界には 2 つの一般的な化合物クラスがあります。生命を生み出すさまざまな生化学的プロセスに由来するものもあり、有機化合物と呼ばれます。それ以外は、宇宙のどこかで生物の介入なしに生成された化学物質であり、私たちが無機物として知っているものを形成しています。どちらの場合も、化合物はイオン結合と共有結合の両方である可能性があります。
この記事では、その起源と極性に従って分類された共有結合化合物のいくつかの例を探ります。
共有結合化合物とは何ですか?
化合物は、水素と酸素で構成される水 (H 2 O) や、炭素と酸素で構成される二酸化炭素 (CO 2 )など、2 つ以上の化学元素が結合して形成される物質です。. .
有機物であれ無機物であれ、化合物内で原子が結合している化学結合のタイプに応じて、これはイオン化合物または共有結合化合物になります。共有結合化合物は、すべての構成原子が共有結合、つまり結合した原子間で価電子が共有されている結合によって結合されている化合物です。
このタイプの結合は、結合した原子の電気陰性度が類似しており、互いに 1.7 単位以上の差がない場合に発生します (ポーリング スケールで)。
共有結合化合物の種類
共有結合化合物は、有機起源または無機起源であり得る。さらに、共有結合が極性か非極性かによって、また分子の形状に応じて、分子は極性と非極性の両方になる可能性があります。これにより、合計で 4 つのクラスの共有結合化合物が生じます。
- 非極性有機共有結合化合物
- 極性有機共有結合化合物
- 非極性無機共有結合化合物
- 極性無機共有結合化合物
結合して共有結合化合物を形成する元素は?
共有結合化合物は、周期表で非常に近い元素間、主に非金属元素間でほぼ独占的に形成されます (ただし、いくつかの例外があります)。この例としては、炭素と、H、N、O、S、P、および/または一部のハロゲンの 1 つ以上の元素で構成される有機化合物があります。これらの元素間の電気陰性度の差は、共有結合 (極性または非極性のいずれか) を生成するのに十分なほど常に低く、これがほとんどすべての有機化合物が共有結合である理由です。
同じことが、非金属によって形成される多くの無機化合物でも起こります。たとえば、酸性酸化物 (酸素と別の非金属との間で形成される) は、水または金属と反応しても OX 共有結合を保持する共有酸化物です。
金属間の結合によって形成される化合物は、共有結合化合物とは見なされません。その場合、金属の非共有結合が形成されるためです。最後に、金属と非金属の間で形成されるほとんどの化合物は、共有結合ではなく、イオン性 (イオン性酸化物、二元塩またはハロゲン化物塩、オキシ塩など) です。ただし、クロム、マンガン、タングステンなどの遷移金属の酸酸化物は共有結合化合物であることが知られているため、いくつかの例外があります。
以下に、これらのタイプの共有結合化合物のそれぞれの20の具体例を見ていきます。
非極性有機共有結合化合物の例
1.- メタン (CH 4 )
最も単純な有機化合物です。この炭化水素は、CH共有結合のすべての小さな双極子モーメントが相殺される分子の対称性により、完全に無極性の共有結合化合物です。
2.- シクロプロパン (C 3 H 6 )
非極性炭化水素の別の例で、この場合は最も単純な環状アルカンです。
3.- ベンゼン (C 6 H 6 )
ベンゼンは芳香族炭化水素です。完全に対称で、完全に非極性の平面分子です。
4.- アントラセン (C 10 H 8 )
ベンゼンと同様に、アントラセンも非極性の共有結合芳香族化合物です。これは、すべての中で最も単純な多環式芳香族炭化水素です。
5.- p-ベンゾキノン (C 6 H 4 O 2 )
p-ベンゾキノンは、2 つの C=O 結合の双極子モーメントが反対方向を向いているため、互いに打ち消し合う平面環状ジケトンです。これは、極性結合を持っているにもかかわらず、共有結合化合物の例になります。
極性有機共有結合化合物の例
6.- o-ベンゾキノン (C 6 H 4 O 2 )
上記の例とは異なり、ベンゾキノンのオルト異性体は反対方向を向いているカルボニル (C=O) 基を持っていませんが、代わりに両方がほぼ同じ方向を向いています。これら 2 つの結合の双極子モーメントが加算されて、極性有機分子が生じます。
7.- エタノール (CH 3 CH 2 OH)
エタノールは、業界で最も広く使用されているアルコールの 1 つです。これは存在する中で 2 番目に単純なアルコールであり、CO および OH 結合の極性のおかげで極性有機共有結合化合物です。
8.- メチルアミン (CH 3 NH 2 )
これは、アンモニアに由来する有機化合物のファミリーであるアミンの最も単純なメンバーです。NH および CN 結合は極性です。さらに、窒素が三角錐の形状をしているという事実は、分子全体を極性にします。
9.- アセトン (CH 3 COCH 3 )
ベンゾキノンの例のように、アセトンは他の双極子モーメントによって打ち消されない極性 C=O 結合を含むカルボニル基を持っているため、ケトンは極性有機共有結合化合物になります。
10.- 1,1,1-トリフルオロエタン (CF 3 CH 3 )
フッ素は周期表で最も電気陰性度の高い元素であり、CF 結合は極性の強い共有結合になります。各炭素の周りの原子の四面体配置により、1,1,1-トリフルオロエタンの 3 つのフッ素原子は、この分子を極性共有結合化合物にする正味の双極子モーメントを生成します。
非極性無機共有結合化合物の例
11.- 二酸化炭素 (CO 2 )
細胞呼吸の産物であるにもかかわらず、二酸化炭素は無機化合物と見なされます。このガスには、反対方向を向いている 2 つの同一の極性共有結合があるため、分子は全体として無極性です。
12.- ボラン (BH 3 )
ボランは、水素が正三角形の角を指している三角形の平面形状を持つ平面化合物です。これにより、3 つの BH 結合のすべての双極子モーメントがキャンセルされ、非極性の共有結合化合物が生じます。
13.- 四酸化二窒素 (N 2 O 4 )
NO 結合はわずかに極性の共有結合であり、NN 結合は完全に非極性の共有結合であるため、N 2 O 4は共有結合化合物の例になります。さらに、他の場合と同様に、分子の対称性により双極子モーメントがキャンセルされ、非極性化合物に変わります。すべての窒素酸化物と同様に、四酸化二窒素は無機化合物です。
14.- 六フッ化硫黄 (SF 6 )
これは、極性共有結合を持つ共有結合化合物の別の例ですが、その大きな対称性 (この場合は八面体) により、非極性分子になります。
15.- 二硫化炭素 (CS 2 )
これは、二酸化炭素と非常によく似た化合物であり、同じ特性を共有しているため、非極性の共有結合無機化合物の別の例です。
極性無機共有結合化合物の例
16.- 水 (H 2 O)
水は、地球上で最も豊富な化合物の 1 つです。地球の表面の 3 分の 2 を占め、生命の根源です。ただし、水は無機化合物と見なされます。OH 結合は極性の強い共有結合であり、分子は角張った形状をしており、水を極性分子にしています。
17.- 一酸化炭素 (CO)
有機化合物の不完全燃焼の副産物として生成されるこの有毒ガスは、炭素と酸素の間に極性共有三重結合を持っています。これは、極性無機共有結合化合物の最も単純な例の 1 つです。
18.- 硫化水素 (H 2 S)
これは、硫黄が周期表の酸素グループの一部であるという事実により、水に非常に似た構造特性を持つ化合物です。したがって、それは極性共有結合化合物です。
19.- 一酸化窒素 (NO)
一酸化炭素が極性共有結合化合物であるのと同じ理由で、一酸化窒素もそうです。また、フリーラジカルであるため、危険な反応性物質でもあります。
20.- アンモニア (NH 3 )
アンモニアはアミンの基礎を形成しますが、無機化合物と見なされます。メチルアミンの例のように、アンモニアの窒素は三角錐の形状をしているため、すべての双極子モーメントが同じ方向を向いている成分を持ち、分子に正味の双極子モーメントを与えます。
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