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高校化学を復習していて疑問に思いました。
今更すぎて人に聞けないのでこの場を借りて聞きたいと思います。

・共有結合の本質は、元素が孤立して存在するよりも、結晶としてバンドを組むほうが運動エネルギーの利得が大きくなることのように思えますが、合っているでしょうか?
・このようにバンドの形成によるエネルギーの利得が考えた場合、金属結合は共有結合に含まれる(結合する元素が金属か否か)と思ったのですが、正しいでしょうか?

質問者からの補足コメント

  • すみません運動エネルギーじゃないです。重なり積分です。

    No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2020/11/01 22:33
  • 今は物質として固体の結晶を想定しています。

      補足日時:2020/11/02 02:32
gooドクター

A 回答 (5件)

そもそも、バンドという言葉に固執されたのでは説明のしようがありません。



厳密な言い方ではないと思いますが、大雑把な話として、電子が収容されるのは軌道であり、電気が流れるかどうかはその軌道の性質に関わってくることです。その軌道が狭い範囲に限定されたものが多くあっても電気は流れませんが、広範囲につながっているような軌道に電子が入れば電気が流れることもあるでしょう。こういった広範囲に広がった多数の軌道が接近したエネルギー順位を持つ場合に、それがバンドと呼ばれることはありますが、それは貴方が考えている「バンド」とは意味が違うと思います。一般的な共有結合ではそういったバンドが形成されることは非常に少ないです。
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>共有結合の本質は、元素が孤立して存在するよりも、結晶としてバンドを組むほうが運動エネルギーの利得が大きくなることのように思えますが、合っているでしょうか?


違います。通常は、2個の原子の間で電子対が共有され、安定化されたのが共有結合の典型的なものです。
金属結合であれば、多くの金属原子の間を動き回る自由電子によって結合が形成されると習ったはずです。
ただし、ポリアセチレンや炭素繊維のように電気を流すような有機高分子の場合には、貴方の言う「バンド」のような状態にはなるでしょうけど、それは一般的な話ではないので、共有結合一般の話として理解すべきではありません。

後半も正しくありません。バンドの形成と言い出した時点で、前提が成り立っていませんから。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
共有結合については定義から出直してきます。
金属結合に限るならば、なぜ金属だと結合力が生まれるのかと問われた時、「金属的なので埋まってないバンドが存在するが、これがエネルギー的に得だから(強束縛近似だと運動エネルギーに比例したエネルギー利得が生じる)」と答えて良いですか?

お礼日時:2020/11/01 22:32

「共有結合」で「固体」になっている場合, 結晶としては


・共有結合結晶
・分子結晶
の両方が考えられるね. そして, 後者は明らかに金属結合とは異なる. 前者もふつうは金属結合と違うものとして扱う.

まあ共有結合のある意味の「極限」が金属結合だ, といえなくもないしその観点では「金属結晶は共有結合結晶に含まれる」と (無理に) いえるかもしれないけど, 各種の物性を考えてそう見ることの「メリット」ってなんだろう.
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この回答へのお礼

確かにそれらの結晶は私が質問で述べている共有結合とは異なりますね
メリットと言うより、共有結合の定義(機構?)が復習してて不明瞭だったので質問しました。
これが理解できたからと言って何か有用な知見が得られるわけではないですが、喉に引っかかった小骨みたいで…

お礼日時:2020/11/01 00:42

どちらも、No。

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この回答へのお礼

回答していただいてありがたいのですが、異なると言うその理由は何ですか?
一言Noだけでは何とも…

お礼日時:2020/10/31 14:01

「共有結合」の本質に「結晶」は出てこないと思うんだ. 気体の水素分子における共有結合を説明するときに結晶って使う?

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この回答へのお礼

ありがとうございます
勝手に固体を想定していました
その辺りは軌道の混成に置き換えれば良いと思ったのですがいかがですか?

お礼日時:2020/10/31 13:58

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