化学物質の状態・構成・変化理科

「イオン結合」について、他の結合との比較とともに未来の科学者ライターが徹底紹介!

金属結合とは

主に金属元素同士の間で生まれる結合となります。これは金属同士の電子殻の一部が重なり合い、その間を価電子が自由に移動することによって生まれる結合です。この自由に移動することができる電子を、自由電子と呼びます。

金属の特徴

金属結合を作る物質にはいくつかの特徴があります。
1つ目は金属光沢があることです。金属表面を動いている自由電子は光を反射することができるので、金属には光沢が生まれます。ほとんどの金属は可視光線を全て反射するため銀色に見えますが、金や銅は可視光線の一部を吸収しているため黄色や赤色というように色のついたように光って見えるのです。

2つ目は、「延性」「展性」といった性質があることです。これは、薄く広げたり長く伸ばすことができる性質です。金属は、力を加えてある程度原子の位置がずれても自由電子は変わらず自由に動くことができるので、結合を保ったまま広がったり伸びたり変形することができます。

金属の結晶構造

Hexagonal close packed.png
By Matthias Svete – 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, Link

金属も、イオン結晶等と同様に結晶構造を持っています。
構造は大きく分けて「体心立方格子構造」「面心立方格子構造」「六方最密充填構造」の3つに分かれています。

体心立方格子構造:単位格子の中心と各頂点に原子を置く構造
(例)ナトリウム、バリウム、クロム、鉄などの金属

面心立方格子構造:格子の各頂点と各面の中心に原子が存在する構造
(例)アルミニウム、銅、銀、金などの金属

六方最密充填構造:少し複雑な形(上図参照)
(例)ベリリウム、マグネシウム、亜鉛、カドミウムなどの金属

そもそもイオンとは

image by iStockphoto

イオンとは、正または負の電荷を持った原子あるいは原子団のことを指します。2つ例をあげましょう。
ナトリウムイオンはナトリウム原子から1つ電子が抜けて正の電荷を帯びた構造をしています。電子自体が負の電荷を帯びているので、電子を失うと正の電荷を失うのです。
一方、塩化物イオンは、塩素原子が1つ電子を得ることによって負の電荷を帯びた構造をしています。
このように電子を放出する、あるいは、得ることによって正か負の電荷を帯びている原子または原子団を「イオン」と呼ぶのです。

次にこのイオン結合の性質について説明していきましょう。

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