高1 ／ 化学基礎 ／ cb-03
化学結合（イオン結合・共有結合・金属結合・分子の極性）
この単元でできるようになること
- イオン結合（金属 ＋ 非金属）、共有結合（非金属どうし）、金属結合（金属どうし）を、組み合わせから判断できる
- 組成式（NaCl・CaCl₂・Al₂O₃）を電荷のつり合いから書ける
- 電子式・構造式（H₂O・NH₃・CO₂・N₂ など）を書き、共有電子対・非共有電子対・単結合／二重結合／三重結合を数えられる
- 配位結合（NH₄⁺・H₃O⁺）、と極性（極性分子・無極性分子）、分子間力・水素結合を説明できる
- 4 種類の結晶（イオン結晶・分子結晶・共有結合の結晶・金属結晶）の性質を比べられる
入試での位置づけ
化学結合は共通テストで「結晶の種類と性質」（融点・電気伝導性・硬さ）と「分子の極性」（CO₂ は無極性、H₂O は極性）、「共有電子対・非共有電子対の数」が繰り返し出ます。原子番号 1〜20 の電子配置（cb-02）から価電子数を出し、「あと何個で貴ガス型になるか」で結合の数を決められれば、初見の分子でも対応できます。
1. 結合の 3 種類 ── 何と何が結びつくか
まずここだけ
| 結合 | 組み合わせ | しくみ | 例 |
|---|---|---|---|
| イオン結合 | 金属 ＋ 非金属 | 陽イオンと陰イオンが静電気力（クーロン力）で引き合う | NaCl、CaO、MgCl₂、NH₄Cl（NH₄⁺ は例外的に非金属だけの陽イオン） |
| 共有結合 | 非金属 ＋ 非金属 | 原子どうしが電子を出し合って共有 | H₂、H₂O、CO₂、NH₃、ダイヤモンド |
| 金属結合 | 金属 ＋ 金属 | 自由電子が金属原子全体を結びつける | Fe、Cu、Al、合金 |
2. イオン結合と組成式
まずここだけ
組成式：陽イオンと陰イオンの電荷の合計が 0 になる最も簡単な比で書く。陽イオンを先に。
| 陽イオン | 陰イオン | 組成式 | 名前 |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | Cl⁻ | NaCl | 塩化ナトリウム |
| Ca²⁺ | Cl⁻ | CaCl₂ | 塩化カルシウム |
| Al³⁺ | O²⁻ | Al₂O₃ | 酸化アルミニウム |
| Na⁺ | SO₄²⁻ | Na₂SO₄ | 硫酸ナトリウム |
| Ca²⁺ | OH⁻ | Ca(OH)₂ | 水酸化カルシウム |
| NH₄⁺ | Cl⁻ | NH₄Cl | 塩化アンモニウム |
コツ：価数をたすきがけ（Al³⁺ と O²⁻ → Al₂O₃）。名前は「陰イオン ＋ 陽イオン」の順（塩化 ＋ ナトリウム）。
イオン結晶：硬いがもろい、融点が高い、固体は電気を通さないが、水溶液や融解液は通す（イオンが動ける）。
3. 共有結合 ── 電子式と構造式
まずここだけ
原子は不対電子を出し合って共有電子対を作り、貴ガス型（8 個、H は 2 個）になる。
| 原子 | 価電子 | 不対電子（結合の手） |
|---|---|---|
| H | 1 | 1 |
| C | 4 | 4 |
| N | 5 | 3 |
| O | 6 | 2 |
| F・Cl | 7 | 1 |
| 分子 | 構造式 | 共有電子対 | 非共有電子対 | 結合 |
|---|---|---|---|---|
| H₂ | H−H | 1 | 0 | 単結合 |
| H₂O | H−O−H | 2 | 2 | 単結合 |
| NH₃ | H−N(−H)−H | 3 | 1 | 単結合 |
| CH₄ | 中心 C に H 4 つ | 4 | 0 | 単結合 |
| CO₂ | O＝C＝O | 4 | 4 | 二重結合 ×2 |
| N₂ | N≡N | 3 | 2 | 三重結合 |
| O₂ | O＝O | 2 | 4 | 二重結合 |
| HCl | H−Cl | 1 | 3 | 単結合 |
配位結合：一方の原子の非共有電子対を両方で共有する結合。NH₃ ＋ H⁺ → NH₄⁺、H₂O ＋ H⁺ → H₃O⁺。できたあとは他の共有結合と区別できない。
分子の形：H₂O は折れ線、NH₃ は三角錐、CH₄ は正四面体、CO₂ は直線、N₂・HCl は直線。
4. 電気陰性度と極性
ここまでできれば十分
- 電気陰性度：共有電子対を引きつける強さ。F ＞ O ＞ N ≒ Cl ＞ …、周期表の右上ほど大（貴ガスを除く）
- 電気陰性度に差がある結合は極性をもつ（電子が偏り、δ＋・δ−）：H−Cl、O−H、C−O
- 分子の極性：結合の極性と分子の形で決まる
| 分子 | 結合の極性 | 形 | 分子全体 |
|---|---|---|---|
| H₂、N₂、O₂、Cl₂ | なし | 直線 | 無極性 |
| HCl | あり | 直線（2 原子） | 極性 |
| H₂O | あり | 折れ線 | 極性 |
| NH₃ | あり | 三角錐 | 極性 |
| CO₂ | あり | 直線（打ち消す） | 無極性 |
| CH₄ | わずか | 正四面体（打ち消す） | 無極性 |
「似たものどうし溶ける」：極性分子（水）には極性物質・イオン結晶が溶け、無極性分子（ヘキサン）には無極性物質（ヨウ素・油）が溶ける。
分子間力：分子どうしの弱い引力（ファンデルワールス力）。分子量が大きいほど強く沸点が高い。水素結合：H が F・O・N と結合した分子どうしの強い引力。水の沸点が異常に高いのはこのため。
5. 金属結合と結晶のまとめ
ここまでできれば十分
金属結合：価電子が自由電子として金属全体を動き回る。→ 電気・熱をよく通す、展性（薄く広がる）・延性（細く伸びる）、金属光沢。
| 結晶 | 構成粒子 | 結合 | 融点 | 電気伝導 | 例 |
|---|---|---|---|---|---|
| イオン結晶 | 陽イオン・陰イオン | イオン結合 | 高い | 固体 ×、水溶液・融解 ○ | NaCl、CaO |
| 分子結晶 | 分子 | 分子間力（弱い） | 低い、昇華しやすい | × | ドライアイス、ヨウ素、氷、ナフタレン |
| 共有結合の結晶 | 原子 | 共有結合（網目状） | 非常に高い、非常に硬い | ×（黒鉛は ○） | ダイヤモンド、黒鉛、SiO₂、Si |
| 金属結晶 | 金属原子（自由電子） | 金属結合 | さまざま | ○ | Fe、Cu、Al |
黒鉛は共有結合の結晶だが、平面構造の間を電子が動けるので電気を通す（やわらかい）。
6. よくある間違い
- NH₄Cl をすべて共有結合と思う（NH₄⁺ と Cl⁻ のイオン結合。NH₄⁺ 内部は共有結合＋配位結合）
- CO₂ を極性分子と答える（直線形で打ち消す → 無極性）
- イオン結晶の固体が電気を通すと思う（水溶液・融解液のみ）
- 分子結晶の融点が高いと思う（低い・昇華しやすい）
- ダイヤモンドを分子結晶と思う（共有結合の結晶）
- N₂ の非共有電子対を 0 とする（各 N に 1 つずつで 2）
7. 自己チェック
- 金属＋非金属はイオン結合、非金属どうしは共有結合、金属どうしは金属結合、と言えるか
- Al³⁺ と O²⁻ から Al₂O₃ を作れるか
- H₂O・NH₃・CO₂・N₂ の共有電子対・非共有電子対を数えられるか
- CO₂・CH₄ が無極性、H₂O・NH₃ が極性、と形から説明できるか
- 4 種類の結晶の融点・電気伝導性を言えるか
- 水の沸点が高い理由（水素結合）を言えるか
8. 小テストへ
→ 小テスト（cb-03）
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参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「化学基礎」(1) イ 物質と化学結合
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/daigaku/science/cb-03/ ／ 更新 2026-09-12