第2章原子・分子・イオン

Molecular Compounds分子性化合物

Many compounds do not contain ions but instead consist solely of discrete, neutral molecules. These molecular compounds (covalent compounds) result when atoms share, rather than transfer (gain or lose), electrons. Covalent bonding is an important and extensive concept in chemistry, and it will be treated in considerable detail in a later chapter of this text. We can often identify molecular compounds on the basis of their physical properties. Under normal conditions, molecular compounds often exist as gases, low-boiling liquids, and low-melting solids, although many important exceptions exist.

英語のヒント

多くの化合物はイオンを含まず、互いに独立した中性分子だけからなる。こうした分子性化合物（共有結合化合物）は、原子が電子を移動させて得たり失ったりするのではなく、共有するときに生じる。共有結合は化学の重要で広範な概念であり、本書の後の章でかなり詳しく扱う。分子性化合物は、物理的性質を手がかりに見分けられることがよくある。通常の条件では、分子性化合物は気体、沸点の低い液体、融点の低い固体として存在することが多いものの、重要な例外も数多くある。

Whereas ionic compounds are usually formed when a metal and a nonmetal combine, covalent compounds are usually formed by a combination of nonmetals. Thus, the periodic table can help us recognize many of the compounds that are covalent. While we can use the positions of a compound’s elements in the periodic table to predict whether it is ionic or covalent at this point in our study of chemistry, you should be aware that this is a very simplistic approach that does not account for a number of interesting exceptions. Shades of gray exist between ionic and molecular compounds, and you’ll learn more about those later.

英語のヒント

イオン化合物は通常、金属と非金属が結びついてできるが、共有結合化合物は通常、非金属どうしが結びついてできる。したがって、周期表は、多くの化合物が共有結合化合物であることを見分けるのに役立つ。化学の学習のこの段階では、化合物を構成する元素の周期表上の位置から、それがイオン化合物か共有結合化合物かを予測できる。しかし、これは非常に単純化した方法であり、興味深い例外がいくつもあることを説明できない点には注意せよ。イオン化合物と分子性化合物の間には中間的な性質のものもあり、それらについては後で詳しく学ぶ。

Example 2.12例題 2.12

Predicting the Type of Bonding in Compounds化合物の結合の種類を予測する

Predict whether the following compounds are ionic or molecular:

次の化合物がイオン化合物か分子性化合物かを予測しなさい。

(a) KI, the compound used as a source of iodine in table salt

(a) KI：食塩中のヨウ素の供給源として使われる化合物

(b) H₂O₂, the bleach and disinfectant hydrogen peroxide

(b) H₂O₂：漂白剤や消毒剤として使われる過酸化水素

(d) Li₂CO₃, a source of lithium in antidepressants

(d) Li₂CO₃：抗うつ薬中のリチウムの供給源

Solution解法

(a) Potassium (group 1) is a metal, and iodine (group 17) is a nonmetal; KI is predicted to be ionic.

英語のヒント

(a) カリウム（1族）は金属、ヨウ素（17族）は非金属なので、KIはイオン化合物と予測される。

(b) Hydrogen (group 1) is a nonmetal, and oxygen (group 16) is a nonmetal; H₂O₂ is predicted to be molecular.

(b) 水素（1族）も酸素（16族）も非金属なので、H₂O₂は分子性化合物と予測される。

(c) Carbon (group 14) is a nonmetal, hydrogen (group 1) is a nonmetal, and chlorine (group 17) is a nonmetal; CHCl₃ is predicted to be molecular.

(d) Lithium (group 1) is a metal, and carbonate is a polyatomic ion; Li₂CO₃ is predicted to be ionic.

英語のヒント

(d) リチウム（1族）は金属で、炭酸イオンは多原子イオンなので、Li₂CO₃はイオン化合物と予測される。

Check Your Learning理解を確かめよう

Using the periodic table, predict whether the following compounds are ionic or covalent:

周期表を使い、次の化合物がイオン化合物か共有結合化合物かを予測しなさい。

(a) SO₂

(b) CaF₂

(d) Al₂(SO₄)₃

Key Concepts and Summary重要な概念とまとめ

Metals (particularly those in groups 1 and 2) tend to lose the number of electrons that would leave them with the same number of electrons as in the preceding noble gas in the periodic table. By this means, a positively charged ion is formed. Similarly, nonmetals (especially those in groups 16 and 17, and, to a lesser extent, those in Group 15) can gain the number of electrons needed to provide atoms with the same number of electrons as in the next noble gas in the periodic table. Thus, nonmetals tend to form negative ions. Positively charged ions are called cations, and negatively charged ions are called anions. Ions can be either monatomic (containing only one atom) or polyatomic (containing more than one atom).

金属（特に1族と2族）は、周期表で直前の希ガスと同じ電子数になるだけの電子を失う傾向がある。このようにして、正に帯電したイオンができる。同様に、非金属（特に16族と17族、またそれらほどではないが15族）は、次の希ガスと同じ電子数になるのに必要な数の電子を受け取ることができる。そのため、非金属は負のイオンをつくる傾向がある。正に帯電したイオンを陽イオン、負に帯電したイオンを陰イオンと呼ぶ。イオンには、原子を1個だけ含む単原子イオンと、複数の原子を含む多原子イオンがある。

Compounds that contain ions are called ionic compounds. Ionic compounds generally form from metals and nonmetals. Compounds that do not contain ions, but instead consist of atoms bonded tightly together in molecules (uncharged groups of atoms that behave as a single unit), are called covalent compounds. Covalent compounds usually form from two nonmetals.

イオンを含む化合物をイオン化合物と呼ぶ。イオン化合物は一般に金属と非金属からできる。イオンを含まず、原子が強く結びついた分子（ひとまとまりとして振る舞う、電荷を帯びていない原子集団）からなる化合物を共有結合化合物と呼ぶ。共有結合化合物は通常、2種類の非金属からできる。

Chemistry End of Chapter Exercises化学の章末問題

Exercises 45–50練習問題 45–50

Exercise 45問題 45

Using the periodic table, predict whether the following chlorides are ionic or covalent: KCl, NCl₃, ICl, MgCl₂, PCl₅, and CCl₄.

周期表を使い、次の塩化物がイオン化合物か共有結合化合物かを予測しなさい：KCl、NCl₃、ICl、MgCl₂、PCl₅、CCl₄。

Solution解き方

Ionic: KCl, MgCl₂; Covalent: NCl₃, ICl, PCl₅, CCl₄

イオン化合物：KCl、MgCl₂；共有結合化合物：NCl₃、ICl、PCl₅、CCl₄

Exercise 46問題 46

Using the periodic table, predict whether the following chlorides are ionic or covalent: SiCl₄, PCl₃, CaCl₂, CsCl, CuCl₂, and CrCl₃.

周期表を使い、次の塩化物がイオン化合物か共有結合化合物かを予測しなさい：SiCl₄、PCl₃、CaCl₂、CsCl、CuCl₂、CrCl₃。

Exercise 47問題 47

For each of the following compounds, state whether it is ionic or covalent. If it is ionic, write the symbols for the ions involved:

次の各化合物がイオン化合物か共有結合化合物かを答えなさい。イオン化合物の場合は、構成するイオンの記号を書きなさい。

(a) NF₃

(b) BaO

(d) Sr(H₂PO₄)₂

(e) IBr

(f) Na₂O

Solution解き方

(a) covalent; (b) ionic, Ba²⁺, O²⁻; (c) ionic,

{NH}_{4}^{+},

{CO}_{3}^{2−};

(d) ionic, Sr²⁺,

H_{2} {PO}_{4}^{-};

(e) covalent; (f) ionic, Na⁺, O²⁻

(a) 共有結合；(b) イオン性、Ba²⁺、O²⁻；(c) イオン性、

{NH}_{4}^{+},

、

{CO}_{3}^{2−};

；(d) イオン性、Sr²⁺、

H_{2} {PO}_{4}^{-};

；(e) 共有結合；(f) イオン性、Na⁺、O²⁻

Exercise 48問題 48

For each of the following compounds, state whether it is ionic or covalent, and if it is ionic, write the symbols for the ions involved:

次の各化合物がイオン化合物か共有結合化合物かを答え、イオン化合物の場合は構成するイオンの記号を書きなさい。

(a) KClO₄

(b) Mg(C₂H₃O₂)₂

(d) Ag₂S

(e) N₂Cl₄

(f) Co(NO₃)₂

Exercise 49問題 49

For each of the following pairs of ions, write the formula of the compound they will form:

次の各イオン対について、それらからできる化合物の化学式を書きなさい。

(a) Ca²⁺, S²⁻

(b)

{NH}_{4}^{+},

{SO}_{4}^{2−}

(b)

{NH}_{4}^{+},

{SO}_{4}^{2−}

(d) Na⁺,

{HPO}_{4}^{2−}

(d) Na⁺,

{HPO}_{4}^{2−}

(e) Mg²⁺,

{PO}_{4}^{3−}

(e) Mg²⁺,

{PO}_{4}^{3−}

Solution解き方

(a) CaS; (b) (NH₄)₂SO₄; (c) AlBr₃; (d) Na₂HPO₄; (e) Mg₃ (PO₄)₂

Exercise 50問題 50

For each of the following pairs of ions, write the formula of the compound they will form:

次の各イオン対について、それらからできる化合物の化学式を書きなさい。

(a) K⁺, O²⁻

(b)

{NH}_{4}^{+},

{PO}_{4}^{3−}

(b)

{NH}_{4}^{+},

{PO}_{4}^{3−}

(d) Na⁺,

{CO}_{3}^{2−}

(d) Na⁺,

{CO}_{3}^{2−}

(e) Ba²⁺,

{PO}_{4}^{3−}

(e) Ba²⁺,

{PO}_{4}^{3−}

covalent bond

共有結合

attractive force between the nuclei of a molecule’s atoms and pairs of electrons between the atoms

分子を構成する原子の原子核と、原子間にある電子対との間に働く引力

covalent compound

共有結合化合物

(also, molecular compound) composed of molecules formed by atoms of two or more different elements

分子性化合物ともいう。2種類以上の異なる元素の原子によってつくられた分子からなる化合物

ionic bond

イオン結合

electrostatic forces of attraction between the oppositely charged ions of an ionic compound

イオン化合物中で、反対符号の電荷をもつイオン間に働く静電引力

ionic compound

イオン化合物

compound composed of cations and anions combined in ratios, yielding an electrically neutral substance

電気的に中性となる比率で結びついた陽イオンと陰イオンからなる化合物

molecular compound

分子性化合物

(also, covalent compound) composed of molecules formed by atoms of two or more different elements

共有結合化合物ともいう。2種類以上の異なる元素の原子によってつくられた分子からなる化合物

monatomic ion

単原子イオン

ion composed of a single atom

原子1個からなるイオン

oxyanion

オキソアニオン

polyatomic anion composed of a central atom bonded to oxygen atoms

中心原子が酸素原子と結合してできた多原子陰イオン

polyatomic ion

多原子イオン

ion composed of more than one atom

複数の原子からなるイオン