多くの原子は単独では存在せず
他の原子と結合しています
そして原子間の結合は
同じ原子間でも
異なる原子間でも起こります
皆さんは原子の結合を 綱引きのように考えて来たかもしれません
１つの原子がとても強い場合には
１つかそれ以上の電子を
他の原子からひきつけることができます
そして最後には一方が負の電荷を持ち
もう一方が正電荷を持つイオンになります
そして逆の電荷同士の引力が
イオン結合と呼ばれます
この電子の共有は
皆さんがおもちゃを誰かに渡して
帰ってこないのに似ています
食卓塩である塩化ナトリウムは
イオン結合により結びついています
個々のナトリウム原子は
１つの電子を塩素の原子に渡し
イオンが形成されます
そしてこれらのイオンが
格子と呼ばれる ３次元構造を形作ります
そこでは１つのナトリウムイオンが
６つの塩素のイオンと結合し
１つの塩素イオンが
６つのナトリウムイオンと結合します
塩素原子はナトリウム原子に
電子を返すことは決してありません
さてこのやりとりは必ずしも 単純なものではありません
１つの原子が相手を 完全に圧倒しない場合には
原子は電子の共有が可能です
持ち寄りパーティーのように
友人がそれぞれの料理を持ち寄り
お互いが料理を共有するのです
それぞれの原子は
共有された電子に引き付けられ
この引力は共有結合と呼ばれます
私たちの体のタンパク質やDNAは
この例であり
概ねこの共有結合により 結びついています
原子は
他の１つの原子と共有結合することも
より多くの原子と共有結合することもあります
１つの原子が結合できる
原子の数は
その電子の配置によります
では電子はどのように 配置されているのでしょうか
単独の結合していない個々の原子は
電気的に中性です
なぜならその原子は
核の中にある陽子と
核の周りにある電子の数が 一致しているからです
また全ての電子が 結合可能なわけではありません
最も外側にある電子
核から最も遠い軌道上にある電子が
最も高いエネルギーを持っており
原子の結合に関与します
ところで これはイオン結合でも同じです
塩化ナトリウムを思い出してください
ナトリウムが失う電子は
核から最も遠いもので
その電子が塩素原子側で占める軌道は
やはり最も外側のものです
しかし共有結合に戻ると
炭素は結合が可能な
４つの電子を持っており
窒素は３つ
酸素は２つです
そのため炭素は４つの結合
窒素は３つ
酸素は２つの結合を作ります
水素の電子は１つだけなので
１つの結合だけ作ります
特別な場合では
原子は普通に考えられるより
より多くの結合を作ります
しかしそのためには とても限られた条件が必要で
そうしないと物質が分裂してしまいます
電子をお互いに共有する原子の集団は
分子と呼ばれます
小さな分子もあります
例えば全ての酸素分子は
お互いに結合した ２つの酸素原子から出来ています
一方でとても大きな分子もあります
ヒトの第13番染色体は ２つの分子ですが
それぞれが370億もの 原子から出来ています
そしてこの集団―
原子の町も
つつましい化学結合により 結びついているのです