イオン結合性と共有結合性
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/09/20 10:07 UTC 版)
「イオン結合」の記事における「イオン結合性と共有結合性」の解説
例えば水素(H₂)や酸素(O₂)など等核2原子分子は、純粋な共有結合によって形成されている。しかし一酸化窒素(NO)や一酸化炭素(CO)のような異核２原子分子は、共有結合性とイオン結合性が混ざっている。これは分子を形成する際の電荷分布の変化によって生じる。 原子A,Bからなる2原子分子について考える。結合前の原子A,Bの電子の存在確率密度をそれぞれ ρ A {\displaystyle \rho _{A}} 、 ρ B {\displaystyle \rho _{B}} とすると、2原子分子の電子の存在確率密度 ρ A B {\displaystyle \rho _{AB}} は次の形で与えられる。 ρ A B = ( 1 + α i ) ρ A + ( 1 − α i ) ρ B + α c ρ b o n d {\displaystyle \rho _{AB}=(1+\alpha _{i})\rho _{A}+(1-\alpha _{i})\rho _{B}+\alpha _{c}\rho _{bond}} 右辺第一項と第二項は、 α i {\displaystyle \alpha _{i}} 個だけの電子が原子Bから原子Aに移動し、2原子分子において電子が偏っていることを表す。 ρ b o n d {\displaystyle \rho _{bond}} は原子A,Bが結合したときに中間部分に電子密度が高くなってできた結合電荷であり、全空間での ρ b o n d {\displaystyle \rho _{bond}} に関する全電荷はゼロに等しい。 α i {\displaystyle \alpha _{i}} 、 α c {\displaystyle \alpha _{c}} は、結合のイオン性(ionicity)と共有性(covalency)の尺度を表し、 α i 2 + α c 2 = 1 {\displaystyle {\alpha _{i}}^{2}+{\alpha _{c}}^{2}=1} を満たす。等核2原子分子は電子の偏りはないので α i = 0 , α c = 1 {\displaystyle \alpha _{i}=0,{\displaystyle \alpha _{c}=1}} である。電子密度は ρ A B = ρ A + ρ B + ρ b o n d {\displaystyle \rho _{AB}=\rho _{A}+\rho _{B}+\rho _{bond}} と表せ、結合前後の電荷密度の変化は結合電荷の寄与 ( ρ b o n d ) {\displaystyle {\bigl (}\rho _{bond}{\bigr )}} のみによって与えられる。一方、異核2原子分子は α i ≠ 0 , α c ≠ 1 {\displaystyle \alpha _{i}\neq 0,\alpha _{c}\neq 1} であるので電子密度は ρ A B = ρ A + ρ B + α i ( ρ A − ρ B ) + α c ρ b o n d {\displaystyle \rho _{AB}=\rho _{A}+\rho _{B}+\alpha _{i}(\rho _{A}-\rho _{B})+\alpha _{c}\rho _{bond}} と表せる。共有結合性の電荷の寄与 ( α c ρ b o n d ) {\displaystyle {\bigl (}\alpha _{c}\rho _{bond}{\bigr )}} に加えて、イオン結合性の電荷の寄与 ( α i ( ρ A − ρ B ) ) {\displaystyle {\bigl (}\alpha _{i}(\rho _{A}-\rho _{B}){\bigr )}} を含んでいる。 これより、等核2原子分子では、結合は純粋に共有性であり、異核2原子分子では共有性とイオン性が混ざった性格を示す。
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