配位結合とは?共有結合との違いと具体例の3パターンを完全網羅

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配位結合って理解できるような理解できないような微妙ですよね。

しょうご
分子と金属が結合していいの? 結合が終わったあとは共有結合と変わらないって習ったけど、分子と金属が共有結合してもいいの?

と細かいところで疑問に思っている人が多いです。

このような疑問にお答えしていきます。

本記事の内容
  1. 配位結合とは?
  2. 配位結合と共有結合の違いは?
  3. 配位結合はたった3パターンです。

また、配位結合って別に理解するのが難しい概念ではありません。

わかったところで入試の点数には結びつきません。配位結合はどこで使われているのかを把握しなければなりません。

 

配位結合と共有結合の違いを説明した上で配位結合はどこで使われているのかを解説しましたので、そちらもご覧ください。

※この記事は2分ほどで読めます。読み終えましたら、オキソ酸など実際に配位結合が使われている場面を確認してみてください。

配位結合とは?

配位結合

配位結合とは、このように電子を持っていない空っぽなAに、非共有電子対を持ったBが電子を提供してできる結合です。

しかもすごいのが、この配位結合はBが提供したらAはあたかも自分も電子を出したかのような顔をするんですよ。

 

どういうことかというと、配位結合はいざ結合してしまったら共有結合と全く同じ振る舞いをするんです。もう区別がつかないんですよ。

A:Bの共有結合

例えば、アンモニウムイオンは、

アンモニウムイオン

このようになります。4本の共有結合のうち、1つは配位結合なんですが、もはや共有結合と配位結合の違いはわかりません。

 

ちなみに、共有結合と区別してわかりやすいように一応、配位結合は「→」で表現します。A←Bで表します。

配位結合と共有結合の違いは?

共有結合と配位結合

共有結合は、お互いに電子を出し合います。

配位結合は、片方が電子を全て出して、片方は1つも電子を出しません。

 

にも関わらず、結合が完成してしまえば、配位結合も共有結合も差がなくなるのです

結合の強さも特に変わりません。

では、ここまでは配位結合というものを理解してきました。

ですが、もっと重要なのは「配位結合がどこで使われているか」です。

入試で必要な配位結合はたった3パターンです。

three

配位結合自体理解することは全く難しくありません。

実際にどのようなところで配位結合が使われているのかの具体例を知っておくことの方が重要だったりします。

パターン1:H++安定分子(アンモニウムイオンとオキソニウムイオン)

このように、H+がアンモニアの非共有電子対と配位結合をしてアンモニウムイオンを作り上げます。

オキソニウムイオンは配位結合です

水素イオンと水の酸素原子の非共有電子対が配位結合をして、このように、オキソニウムイオンができます。

パターン2:オキソ酸のような分子を作るパターン

オキソ酸とは

酸性酸化物(非金属の酸化物)が水と反応してできた酸性物質のこと。

オキソ酸とは何?受験に必要なオキソ酸の構造式を完全網羅!

硝酸、硫酸、リン酸、のような受験化学の主役級の酸性物質はこの配位結合を使ってできています。

硝酸

硝酸も配位結合

硝酸も配位結合でできています。

リン酸

リン酸の構造式

リン酸もOHと結合していない部分は、配位結合。

硫酸

硫酸分子

硫酸は2箇所配位結合をしています。

このオキソ酸は先ほども言いましたように、受験化学の主役級の物質でして、詳しくどのような反応をするのか? と言うところまで理解しておく必要があります。

 

もしかしたら、まだわからないかもしれませんが、なんとな〜くわからなくても読んでおくだけで、そんなことあったな〜って頭に引っかかることで、実際に習ったときに理解しやすくなります。

パターン3:錯イオンを作るパターン

錯イオンとは

安定した2つの分子またはイオンが配位結合によって結合してできるイオンのこと。[  ]で囲まれている。

[Zn(NH3)4]2+のようなイオンを見たことがあると思います。

このようなイオンを錯イオンと言いまして、この錯イオンを作る方法がこちら。

アンモニアが配位結合をする

このように、Zn2+にアンモニアの分子の非共有電子対が4箇所で配位結合をします。

Zn2++4NH3→[Zn(NH3)4]2+

また、冒頭の疑問で金属と分子が配位結合なんてできるのかよ! って思うかもしれません。

結論、できます。

そもそも、イオン結合と金属結合ももともとは共有結合でして、とりあえず配位結合をすることはできます。

配位結合できるのか?

このようになります。

ちなみに、Zn2+になんで4箇所で配位結合をするのか? と言う疑問は高校化学では説明できません。混成軌道を理解しないとできないし、理解したところで結局覚えないとどうしようもないことです。

大抵、陽イオンの価数の2倍くらいが配位数です。

まとめ

重要ポイント
  • 配位結合は一方の空の軌道に、一方の非共有電子対を提供することでできる結合
  • 結合が完了したら配位結合と共有結合に差はない。
  • 配位結合するのは、「水素イオンの提供」「オキソ酸のような分子を作る」「錯イオン」の3パターン
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ABOUTこの記事をかいた人

受験化学コーチわたなべ

浪人の夏休みまで死ぬほど勉強したにも関わらず偏差値50を割ることも。そんな状態から効率よく化学を学び化学の偏差値を68まで爆発的に伸ばした。その経験を塾講師としてリアル塾で発揮するも、携われる生徒の数に限界を感じ化学受験テクニック塾を開講。 自己紹介の続きを読む。