化学理科

5分でわかる「単原子分子」どんな分子?希ガスやアルゴンなど具体例とともに理系大学院出身がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「単原子分子」について解説していくぞ。
単原子分子は原子1個でできている分子のことだ。
みんなも良く知っているヘリウムもここに分類されている。
今回は単原子分子の特徴について説明する。ぜひ、この機会に単原子分子について勉強してほしい。
化学に詳しいライターsalviaと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/Salvia

理系大学院を修了後、食品の研究業務に携わり化学や物理を得意としている。受験だけでなく大学、社会で役立つ情報を伝える。

1. 単原子分子とは?

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単原子分子(たんげんしぶんし)という言葉を聞いたことはありますか?単原子分子とは一個の原子で構成されている分子のことで、分子の分類の名前になります。高校生の化学の授業では最初の方に習う単語ですね。

分子の多くは2個以上の原子によって構成されていますが、単原子分子は一個の原子で構成されているのが特徴。ひと昔前にお笑い番組テレビで流行っていた、声のトーンを変える気体であるヘリウムはこの単原子分子に当てはまります。その他にもネオンやアルゴンといった原子が具体例として挙げられますね。

今回はまず、分子の種類について説明した上で、単原子分子の特徴や身近な例について解説しますので順次見ていきましょう。

1-1 分子の分類

1-1 分子の分類

image by Study-Z編集部

分子は構成する原子の数によっていくつか分類があるので、その分類について見ていきましょう。先ほどお伝えしたようにヘリウム(He)など原子1個で構成される分子は単原子分子といいます。これに対して、水素(H2)や酸素(O2)のように二個の原子から構成される分子を二原子分子、水(H2O)や二酸化炭素(CO2)のように三個から構成される分子を三原子分子、エタノール(CH3CH2OH)のように三個以上の分子を多原子分子と呼びますね。

1-2 なぜ分子にはいろいろな組み合わせがあるのか

このように分子は色々な組み合わせがありますが、何故色々な組み合わせをとるのでしょうか。これを理解するには、分子の安定性について考える必要があります。

分子がその状態で存在するのは、その構造が安定な状態であるからです。不安定だとほかの物質(原子や分子)と反応して別のものに変わってしまいます(反応して安定な状態へ変化するとも言えます)。

つまり、原子単体でいるよりも複数の原子同士が結合した方が安定な事が多いので、化学結合が起こり、二原子分子以上の分子が多く存在しています。ですから、単原子分子は一つの原子でも安定な状態(周りの物質と反応しない)性質を持つ原子が当てはまることになりますね。

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分子の分類については理解できたかな?高校のテストでもよく出てくるポイントだからしっかり覚えよう。

また、分子構造の安定性は電子配置や構造のエネルギーといった考えが助けとなる。まだ勉強していなかったり、気になるという人はぜひ検索してみよう。

1-3 単原子分子と希ガス

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それでは、実際にどういった原子が単原子分子に当てはまるのか見ていきましょう。その主な例はヘリウムといった希ガス元素が当てはまります。

希ガス元素とは周期表18族のヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、オガネソンのこと。そして、融点・沸点がとても低く、通常の条件でほかの元素とは容易に反応しないといった性質を持ちます。ただ、歴史的に遅れて発見されたラドン、オガネソンは反応性があるのに注意してください。

単原子分子はその原子単独で安定であることが条件ですね。そのため、単原子分子に当てはまるのはヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンとなりそうです。

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