共有結晶(共有結合結晶)と共有結合 共有結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質

共有結晶と共有結合 共有結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質

 

高校化学においてよく結晶の種類に関する問題が出題されます。

 

結晶には、イオン結晶、金属結晶、共有結合結晶(共有結晶)、分子結晶などがありますが、これらの違いについて理解していますか。

 

中でもここでは、共有結晶(共有結合結晶)や関連する共有結合などの知識について解説していきます。

 

 

・共有結晶(共有結合性結晶)と共有結合 

 

・共有結晶の性質 融点・沸点・電気伝導性

 

というテーマで解説していきます。

 

 

共有結晶の種類・例と共有結合 共有結合の強さは?

 

共有結晶とは、共有結合によって原子同士が結びつき結晶となっているもののことを指します。別の言い方では、共有結合結晶や共有結合性結晶などとも呼んだりもします。基本的に、非常に多くの原子が結びついている巨大な分子となっています。

 

代表的な共有結晶には、ダイヤモンドや黒鉛(グラファイト)などの炭素、ケイ素や二酸化ケイ素などがあげられます。

 

ダイヤモンドや黒鉛などは非常に身近なものですよね。ダイヤモンドであれば、以下のようにアクセサリーなどに使用されています。

 

 

黒鉛では、鉛筆の芯などです。

 

 

例えば、ダイヤモンドの構造であったら、3次元的な立体構造であるといえます。以下のようなイメージです。

 


共有結合とは、ある原子同士において最外殻の電子を出し合い、共有電子対を形成することでできる結合のことを指します。

 

以下のようなイメージです。

 

 

共有結合はイオン結合、金属結合、分子間力などのあらゆる結合の中でも最も強い結合といえます。

 

基本的に共有結合の強さは共有結合>イオン結合>>金属結合>分子間力となることを覚えておきましょう。

 

 

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共有結晶の性質 電気伝導性、融点・沸点、硬さ

 

このように共有結合によって構成粒子が配置されてできる共有結晶ですが、どのような性質があるのでしょうか。以下で確認していきます。

 

電気伝導性を基本的に持たない ただ、黒鉛では例外

 

共有結晶の代表的な特徴の一つに電気伝導性を持たないものがほとんどであるというkとがいえます。

 

ただ、黒鉛だけは例外である非常によく電気を通る物質であることを覚えておきましょう。(当サイトのメインテーマであるリチウムイオン電池においては、負極活物質であったり、電気伝導性を上げるための導電助剤として添加されるケースなどがあります)。

 

もつ導体であることがあげられます。わかりやすく言いますと、電気を通すことができる性質をもつといえます。

 

共有結合性結晶に電気伝導性がない理由としては、金属結晶などとは異なり自由電子が基本艇にないためです。

 

通電に関する物質である自由電子がないために、導電性がないのです。

 

 

融点・沸点が高い 

 

また、共有結晶は融点がとても高いという性質を持ちます。具体的には、他の種類の結晶と比較した場合では共有結晶>イオン結晶>金属結晶>分子結晶という順番です。

 

結合が切れることで状態変化を引き起こすため、共有結合の用に結合が強い切れにくい結合をもっていると状態変化が起こらないのです。結果として、沸点や融点が高くなります。

 

この順序をきちんと覚えておきましょう。

 

 

非常に硬いが脆い

 

イオン結晶などと同様に、硬いが脆いという特徴を持ちます。ただ、先にも述べたように共有結合はイオン結合よりもよち強固な結合です。よって、非常に硬いです。

 

ダイヤモンドなどを思い浮かべるといいです。

 

ただ、金属のように延性・展性を持っていないために、限界値をこえれば容易に崩れます。

 

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