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化学結合について

【原子間・イオン間で働く引力】
共有結合　　…　非金属原子どうしをつなぐ結合。１：１で電子を共有する。
配位結合　　…　２：０で電子を共有する。一方の原子が２電子を用意します。
イオン結合　…　金属原子と非金属原子どうしをつなぐ結合。一価の陽イオンであるアンモニウムイオンは例外的に非金属。
金属結合　　…　金属原子どうしをつなぐ結合。原子間には自由電子が。

【分子間力】
ファンデルワールス力　…　すべての分子に働く弱い引力。
極性引力　…　極性分子どうしに働く引力。
水素結合　…　F，O，Nと直接結合したHを含む分子どうし働く引力。

＜化学結合の強さの比較＞
一般に、共有結合（配位結合）＞イオン結合＞金属結合 >> 分子間力
分子間力の中では、
水素結合 > 極性引力 > ファンデルワールス力

一般に分子量が大きい程ファンデルワールス力は大きくなるため沸点、融点が大きくなります。水素結合が強い場合も沸点、融点が高くなります。水素結合の強さはファンデルワールス力より大きく、たとえばHFでは（Ｆは電気陰性度が高く極性が大きくなり）分子間の水素結合が強くはたらくため、分子量は小さいのにより分子量の大きなハロゲン化水素より沸点、融点が高くなります。
ハロゲン化水素の沸点、融点　HF>HI>HBr>HCl

次の化学式で表される各結晶がある。その中に含まれる結合をすべて書け。
(1) CH3OH　(2) He　(3) Cu　(4) NH4Cl　(5) NaOH　(6) SiO2　(7) Ag2O

【解答】
（１）共有結合；水素結合、ファンデルワールス力
（２）；ファンデルワールス力
（３）金属結合
（４）イオン結合，共有結合，配位結合
（５）イオン結合，共有結合
（６）共有結合
（７）イオン結合
【解説】
（１）炭素原子、水素原子、酸素原子が共有結合して分子を形成します。分子同士にはファンデルワールス力の他、－OH基が存在するため水素結合も生じます。
（２）希ガスはすべて単原子分子として存在し、ファンデルワールス力だけで集合して分子結晶を形成しています。
（３）金属単体なので金属結合を生じます。
（４）NH4+とCl－がイオン結合することで形成されたイオン結晶です。ただし、NH4+には、共有結合と配位結合が含まれています。
（５）Na+とOH－からできたイオン結晶ですが、水酸化物イオンOH－はOとHの間の共有結合により構成されています。
（６）Si原子、O原子のすべてが共有結合のみで構成された共有結晶です。このような共有結晶として他にC、Si、SiCがあります。
（７）Ag+とＯ2-からできたイオン結晶です。「水酸化物イオン」はよくみかけますが、「酸化物イオン」というのはややなじみがないため注意が必要です。

なお結晶は、イオン結晶・金属結晶・分子結晶・共有結晶に分類されます。

たんぱく質は多くのアミノ酸が結合したものですが、長くなると一本鎖では不安定で、らせん状になったり折りたたまれたりしています。らせん状（αへリックス）になれるのは、たんぱく質内で　　＞Ｃ＝Ｏ（δ－）⇔（δ＋）ＨＮ＜　といった風に水素結合しているためです。このように水素結合は一分子内でも働いていることがあります。
４種類の塩基が配列しているデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）では二重らせん構造をつくっていますが、たんぱく質をつくるためｍＲＮＡが情報を転写する際、二重らせんのジッパーの一部が開かなければなりません。ここても水素結合がはたらいており、ジッパーを閉じています。水素結合が弱過ぎることもなく強過ぎることもなく、つかず離れずの状態を維持しているからこそ、立体構造が一定の形で安定化し、また必要に応じて自由自在に変化できるのです。　