Δ結合

δ結合 (デルタけつごう)

δ結合は、原子間に形成される共有結合の中でも、比較的特殊な結合様式の一つです。通常のσ結合やπ結合とは異なる独特な軌道の重なり方によって成り立っています。

定義と特徴

δ結合は、2つの原子がそれぞれ持つ電子軌道が、それぞれの電子雲の広がり（ローブと呼ばれる部分）を合計8つ向かい合わせるように、つまり、それぞれの軌道が4つずつのローブをもって互いに重なり合うことで形成されます。この結合の重要な特徴として、原子核間を結ぶ結合軸を含む節平面（電子が存在しない面）が2つ存在する点が挙げられます。

名称の由来

δ結合の名称に使われているギリシャ文字の「δ」は、主にこの結合形成に関与する軌道であるd軌道に由来しています。具体的には、δ結合の結合軸方向から見た電子分布の対称性が、通常のd軌道（しばしば四つ葉のクローバーのような形に例えられます）の対称性と類似していることから名付けられました。

形成条件と出現例

δ結合は、すべての原子間で容易に形成されるわけではありません。主に、遷移金属元素のようにd軌道を持つ比較的大きな原子を含む化合物で見られます。特に、これらの原子が占有しているd軌道のエネルギーが十分に低く、安定しており、他の原子の軌道と効率的に重なり合える場合に形成されやすくなります。

このような条件を満たすのは、主に有機金属化合物、特に重い遷移金属を含む錯体などです。δ結合は、原子間に形成される結合次数を増加させる役割を担うことがあります。顕著な例として、ルテニウム (Ru) やモリブデン (Mo) などの金属原子間で観察される4重結合の存在を説明する上で欠かせません。これらの4重結合は、一般的に1つのσ結合、2つのπ結合、そして1つのδ結合から構成されると考えられています。δ結合は、σ結合やπ結合とは異なる方向性の重なりによって、4番目の結合として結合強度に寄与します。

特殊な形成と高次結合

通常の金属-金属結合以外にも、δ結合が関与する特殊なケースも理論的に研究されています。例えば、簡単な有機分子であるアセチレン (C₂H₂) の炭素原子間にある非結合性軌道の電子を適切なエネルギーで励起すると、2つの炭素原子間にδ結合が形成される可能性が指摘されています。これは、アセチレン分子が持つ反結合性π*軌道が、δ結合と同じ対称性を持っていることに起因します。

δ結合よりもさらに高次の共有結合も、理論上は存在しうると考えられています。例えば、f軌道の対称性に対応するφ結合（ファイ結合）や、g軌道に対応するγ結合などが推定されています。しかしながら、これらは現在のところ実験的に観測された例はなく、主に理論化学的な考察の中で言及されるに留まっています。

他の共有結合との関連

化学結合の分類は、関与する原子の軌道の種類や重なり方の対称性に基づいて行われます。δ結合は、結合軸に対して回転対称性を持つσ結合や、結合軸上に節平面を1つ持つπ結合とは異なる、結合軸上に2つの節平面を持つという独自の対称性を持っています。これらの異なるタイプの結合が、原子間の距離や角度、そして最終的な分子全体の構造や性質を決定する上で重要な役割を果たしています。

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