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今日は旧正月だそうで、中国では爆竹が制限付きで解除されたとのこと、さぞかしにぎやかなお正月を迎えていることでしょうね。今日の秋田はここ最近ないくらいの温かさとお天気で、幹線道路はもとより、かなりの道路がドライ状態。雪も随分減ったように感じられます。

20060129晴れ渡る歩道 20060129秋田駅東口より1 20060129秋田駅東口より2

午前中セミナーを終えて、駅に切符を取りに行きました。上の写真左は、歩道の様子、中央と右は、秋田駅東口から東の方向を撮した風景です。遠くに太平山(中央の写真)が見えます。

20060129青空が広がる雪景色1 20060129青空が広がる雪景色2 20060129雪景色

山も、青い空と白い雪のコントラストがとてもきれいです。

今日は、先日からの続き、有機化学の分野でとても大切な「共有結合」という化学結合のことについて見てみたいと思います。

先日から、お話している有機化合物のお話。
2006.01.22 炭化水素基と官能基
2006.01.20 精油の化学と基本骨格
・簡単な精油の化学の基本骨格2005.06.20 精油の芳香成分類の基準は何を基準にして
精油成分、有機化学の分類法とアロマの分類法の比較(みなみの香草屋)

前回のお話
2006.01.27 炭素の手は4本

では、「希ガス」のお話を基本にして、炭素の結合の手が 4 本となることを見てみましたが、

● 希ガス
・He(ヘリウム)の K 殻に電子が 2 個、それ以外の希ガスは最外殻の電子の数が 8 個
・この電子の配置が非常に安定しており、化学的な変化を起こさない
・原子の状態で、分子としての安定した性質を作り出す 〜 単原子分子というそうです

● 希ガス以外
・最外殻の電子数は 8 個でない
・最外殻に 8 個の電子を配置しようとする
・ということは、最外殻に8 個の電子を配置する方向で原子が変化する、ということ


● 炭素の手は 4 本
・最外殻に 8 個の電子を配置することで安定するために必要な電子の数 〜 これが原子価
・その原子価の数が、結合の手の本数、ということで、炭素は手が 4 本

ということでした。それを、元素の周期表でまとめたものが下記の表です。

20060129元素の周期表
以下続きです

精油の化学に登場する基本的な原子が「水素」、「炭素」、「酸素」でしたから、その原子に範囲をしぼって見てみます。原子番号は陽子の数でしたが、陽子の数と電子の数は等しかったですよね。ですから、上記原子の順に、電子の数は、「1」、「6」、「8」です。

最外殻に配置している電子の数、これは価電子といわれていましたよね。同じように「1」、「4」、「6」。

希ガスと同じように安定した最外殻に配置される電子の数「8」(水素の場合は、ヘリウムと同じ 2 個)から、最外殻に配置されている電子の数(価電子)を差し引いたものが結合の手の本数(原子価)でしたから、「1」、「4」、「2」となります。それらの関係を上記の表で表しています。

下記の図は、それぞれの原子を表しています。

20060129水素炭素酸素原子

原子核とそれを取り巻く電子の配置がよくわかりますよね。丸印に「+」と中心に書いてあるのが原子核です。その中の数値は、陽子の数を表しています。水素は、K殻に 1 個の電子(丸印に「-」)。炭素と酸素は、K殻に 2 個の電子(丸印に「-」)を持っています。そして、それぞれの最外殻(L殻)には、炭素は 4個の電子、酸素はL殻に 6個の電子を配置しています。

精油の化学で基本的となる「炭化水素」の構成要素である「炭素」と「水素」の原子を例にとって、共有結合の状態を示したのが下記の図です。

20060129共有結合

点線で描かれた丸印が、結合の手(原子価)を表わしています。共有結合とは、お互いに持っている電子をそれぞれ出し合い、最外殻に「希ガス」と同じような電子の数である 8 個(水素の場合は、ヘリウムと同じ 2 個)を埋め合わせようと「共有」しあうことで結合する化学結合をいいました。

水素は、自分自身では、1 個の電子を持っていますが、1 個 足らない状態(ヘリウムと同じ 2 個で化学的に安定する)ですし、炭素は、最外殻に 4 個の電子を持っていますから、8 個にするためには、4 個の電子が不足している状態となっています。

水素や炭素が実際に持っている電子と、お互いに持っている電子を出し合って「共有」するように「電子を配置する方向で原子が変化」しようとしている図が上記表です。

ただ、最外殻に「希ガス」と同じような電子の数である 8 個(水素の場合は、ヘリウムと同じ 2 個)を埋め合わせようと化学変化を起こすことは、共有結合だけではなく、
・どこからか電子を取ってくる 〜 マイナスイオン(マイナスに荷電した電子が多くなる)
・持っている電子を捨て去る 〜 プラスイオン(マイナスに荷電した電子が少なくなってプラスに荷電した陽子が電気的に優位になる)

という「イオン」の状態もあります。

そして、炭素 1 個と、水素 4 個が実際に「共有結合」したことで、「メタン CH4」ができあがります。その図が下記の図です。

20060129メタン

上記図は非常に単純な「共有結合」の例ですが、精油の化学では、このような炭素と水素の「共有結合」によってできあがった「炭化水素」という有機化合物を基本骨格としています。

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