Introduction to Chemistry

Learning Objective

  • Identify the four orbital types used in covalent bond formation

Key Points

    • Covalent bonds occur when electrons are shared between two atoms. A single covalent bond is when only one pair of electrons is shared between atoms.
    • A sigma bond is the strongest type of covalent bond, in which the atomic orbitals directly overlap between the nuclei of two atoms.
    • Sigma bonds can occur between any kind of atomic orbitals; the only requirement is that the atomic orbital overlap happens directly between the nuclei of atoms.

Terms

  • atomic orbitalA region in space around the atom’s nucleus where there is a probability of finding an electron.
  • 共有結合
  • 2 個以上の電子を共有することによって、2 つの原子が互いに結合する化学結合の一種。

  • シグマ結合
  • 原子核の間の領域に直接電子が集中する共有結合。

原子の階層構造

原子が持つ電子の位置やエネルギーには 4 階層あり、その階層は、原子が持つ電子がどのようなエネルギーを持つかを表しています。

  1. 主要なエネルギー準位 (1, 2, 3 など)
  2. サブレベル (s, p, d, f)
  3. 軌道
  4. 電子

主要なエネルギーレベルはサブレベルでできており、それは電子が見つかる軌道から順番にできているのです。

原子軌道

原子軌道は、原子核の周囲の領域で電子を見つける確率として定義されます。 一般に、軌道の形は、電子が見つかりやすい空間の領域を表すように描かれます。

Atomic orbitals最初の5つの原子軌道の形状を順に示しています。 1s、2s、そして3つの2p軌道である。

シグマ結合

共有結合は、二つの原子軌道が近接し、その電子密度が重なり合ったときに起こります。 共有結合の中で最も強いのはシグマ結合で、結合した2つの原子の軌道がそれぞれ直接重なり合うことで形成されます。

Orbital overlaps and sigma bondsThese are all possible overlaps between different types of atomic orbitals that resulted in formation a sigma bond between two atoms.原子軌道が直接重なっていれば、どのタイプの軌道でも、Sigma bondは発生しうるでしょう。

1 つの共有結合は、分子または化合物の一部として、1 組の電子が原子間で共有される場合に発生します。 単一共有結合は、2つの原子の間の1本の線で表すことができます。 例えば、二原子水素分子であるH2は、2つの水素原子の間の単一共有結合を示すためにH-Hと書くことができる。

Sigma bond in the hydrogen moleculeHigher intensity of the red color indicates a greater probability of the bonding electrons being localized between the nuclei.

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