高校化学の問題で、C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるのがCだけなのはなぜ？

高校化学の問題で、C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ問題で答えがCとありました。なぜでしょう?なぜほかの原子は共有結合をしないのでしょうか
丸暗記するしかないのでしょうか？
よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• ありがとうございます。
  
  ＃１（ ORUKA1951）様いわく
  ＞＞C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ
  ＞　ではなくて、
  ＞C,Ne,Mg,Clの単体で、共有結合性結晶をつくるもの
  ＞　じゃないかと、
  本には確かに「（C,Ne,Mg,Clが電子配置で書いてあって）共有結合の結晶をつくるものを選べ」とあります
  本が悪いんですよね？
  
  もうちょっと質問させてください。
  
  （C,Ne,Mg,Clのうち。。。）
  Ne→希ガスだから化合物をつくらない
  Mg→金属だから金属結合をする
  
  これはわかりました。
  
  ですが、
  ＃１（ ORUKA1951）様いわく
  ＞Cl₂は共有結合の分子を作り、それが分子結合性の結晶を作る。
  
  （質問１）分子結合性の結晶とは分子結晶のことですか？
  
  （質問２）CとClでふるまいが異なるのはなぜですか？
  
  よろしくお願いします。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/21 12:10

No.1 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/03/21 10:03

＞C,Ne,Mg,Clのうち共有結合の結晶をつくるものを選ぶ

　ではなくて、
C,Ne,Mg,Clの単体で、共有結合性結晶をつくるもの
　じゃないかと、化合物には共有結合のものもあるし、気相では分子、すなわち共有結合をするものもある。
　Cl₂は共有結合の分子を作り、それが分子結合性の結晶を作る。

化学は、九九のように丸暗記しなければならないものも確かにあるが、どういう化学結合をするかは理解しておかないと。
1) 周期表の三周期までと、アルカリ金属、アルカリ土類、ハロゲン、希ガス程度は覚えていた方が良い。周期表の形と共に
　□　　　　　　　　　　　　　　　　　□
　□□　　　　　　　　　　□□□□□□□
　□□　　　　　　　　　　□□□□□□□
　□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
2) 金属元素と非金属元素
　電子を失い陽イオンになりやすい金属元素と、電子を受け取り陰イオンになる非金属元素はイオン結合性結晶
3) 金属元素どおし
　失った電子の自由電子の雲の中に陽イオンの金属で構成される金属結合性結晶
4) 非金属元素どおし
　電子を受け取りやすい物どおしなので共有結合で分子を作る。
5) 分子どおし
　分子間力で分子結合性の結晶 氷とか・・
6) 電子の数によっては、巨大分子を作ることができる
　Cは外殻電子が4個--共有結合ができる腕が４個なので、正四面体の電子軌道で立体をつくれる。ダイヤモンド
7) 分子であって、金属や非金属的な形質をもつものはイオン結合ができる。
　NH₄⁺　と　CO₃²⁻　とか

質問を正確に読み取る国語力があれば、あとはわかるはず。

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/03/21 18:11

別に量子力学持ち出さなくても済みますし。

たとえそうであっても、量子力学を理解していたら説明できるものです。
高校では、基本的な典型元素しか扱いませんから、量子力学でいうところのs軌道とp軌道、sp³混成軌道どまり。

一周期の元素(H,He)は再外殻の電子軌道は2個
それ以降の周期の元素の最外殻電子軌道は８個で安定する。(オクテット則)
．　．　　.　　　・　　　..
Li　Be‣　B･　　･C･　　･N･　　・・・
　　　　　・　　　・　　 ・
　なぜそのような入り方をするかの説明には波動力学を学ぶ必要がある。がここは単純にオクテット則でよい

・二人掛けの席が４つあるお店と思えばよい
・一人入店すると、開いている席に座る　一族
・二人目は、別の開いた席に座る　　　　二族
・三人目、４人目も同様　　　　　　　　13族　14族
・五人目は空席ないので、合席なる。N 　15族
・六人目は合席２つ、ひとりのみ２席　　16族
・７人目は合席３つ、ひとりのみ１席　　17族
・八人目は満席　　　　　　　　　　　　18族

これが、そのお店の二階で、一回は二人掛け一つしかない
３階も同様だが、１０席の隠し部屋部屋がある(^^) 三階が満席になったら使われる(遷移元素)
４階も同様・・

　お店は、効率の問題から各フロアが満席であることが最優先。例えば一回満席で２階に一人だとその一人は追い出しにかかる。７人だともう一人呼び込みたい・・・(^^)

　上の階（外殻）に行くほど、とどめる力は弱くなる。

　ここで、一人しか座っていない席で、かつもっと客を呼び入れたい時には、仕方ないので他の店と共有したつもりで席を埋める。
　この一人しか座っていない席が共有結合でいうところの価標--結合の手とすると、それぞれ族が何席空いているかがわかる。
H ･　1　　価標
He:　0
Li･　1
Be･　･ 2
B･　･　･　3
C･　･　･　･　4
N： ･　･　･　3
O： ： ･　･　2
F：： ： ･　 1
Ne：：：：　0
Na･　1
Mg･　･ 2
Al･　･　･　3
Si･　･　･　･　4
P： ･　･　･　3
S： ： ･　･　2
Cl：： ： ･　 1
Kr：：：：　0
以下同様・・・・

F:F
Cl:Cl
O::O
・・・・しかし炭素は、４本バラバラな方向--正四面体の４方向に向いているので、分子作れない。
なら立体的につながるしかない。


（質問１）分子結合性の結晶とは分子結晶のことですか？
そうです。

★周期表とそれに関連して、
・なぜ周期性を示すか
・金属元素とは、非金属元素とは
・共有結合とは、金属結合とは、イオン結合とは、分子間力とは
・電子親和力とイオン化エネルギー、そして電気陰性度
　このあたりは、高校だと徹底的に最初に説明する。時には量子力学を持ち出してsp³混成軌道の形くらいは補足するけど、それはあくまで発展的な説明であって、高校で扱う典型元素は十分説明できるはずです。
　この辺りの説明をしっかり系統立てて指導するはずなので、丸暗記は必要ない。きちんと理論立てて筋道立てて説明すれば済むことです。

この回答へのお礼

よーくわかりました。
ありがとうございます！

お礼日時：2016/03/22 06:46

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2016/03/21 10:07

Neは第18族の希ガスなので化合物は作りません。

希ガスでも化合物を作るものがありますが、現在でもNeは知られていませんね。

Mgは第2族のアルカリ土類金属で単体では金属でこの時は金属結合、
また2価の陽イオンになり、陰イオンとイオン結合します。

Clは第17族のハロゲンと呼ばれているもので、1価の陰イオンになりイオン結合します。

Cは第14族の元素で共有結合でほかの原子と結びつくことが多いです。

他の原子とどういう結合をするのかは、量子化学等の難しい領域になってくるので取り敢えず暗記するしかないと思います。

MgやClが共有結合をしないのかというと決してそうではなく、
結合がイオン結合と共有結合の混ざったような化合物をつくることがあるのですが、高校化学ではそこまで教えないようです。