共有結合半径

共有結合半径について

共有結合半径（covalent radius）は、化学において、原子同士が共有結合を形成した際の原子の大きさを示す重要な尺度です。この半径は、原子の種類や電気陰性度によって異なり、時には解釈が変わることもあります。ダイヤグラムのように、結合している原子Aと原子Bの距離は、それぞれの原子の共有結合半径の和として表現することができます。すなわち、R(AB) = r(A) + r(B)という関係式が成り立ちます。

実際、ライナス・ポーリングは同じ種類の二原子分子において、原子の電気陰性度が同じであると仮定し、その原子間の距離の半分を共有結合半径と定義しました。この見解は、化学結合の強さや特性を理解するのに役立っています。

半径の測定方法

共有結合半径、またはrcovは、共有結合の一部を形成している原子から測定され、通常はピコメートル（pm）かオングストローム（Å）が単位として用いられます。測定方法には、実験的手法や量子化学計算があり、同じ原子種からなる二原子分子（AA）や、その周辺に関連する元素を観察することで、各原子の共有結合半径を特定します。

一般的に、多重結合においては、結合次数が増すごとに結合距離は短縮する傾向があります。この場合、次のように整理されます：r1 > r2 > r3という関係が成り立ちます。ただし、例外も存在します。特に多重結合Rにおいて、炭素よりも弱い配位子が結合している場合、半径はその周辺の原子や配位数に依存します。特にd軌道やf軌道に関連する場合、この傾向が顕著に現れることがあります。

共有結合半径の例

ここで、セルフコンシステントアプローチを利用して、具体的な共有結合半径の単結合、二重結合、三重結合の距離を示すことができます。例えば、分子AB間の結合距離は、先述のR(AB) = r(A) + r(B)という式によって算出されます。また、四面体形の分子における共有結合半径も同様に考慮することができます。

例として、KCs（ポタシウムとセシウムからなる結合）の単結合距離を求めると、R(KCs) = r(K) + r(Cs) = 428pmという結果が得られます。

参考文献

この説明に関連するさらなる理解を得たい場合は、以下の項目もご覧ください。

• - 共有結合
• - ファンデルワールス半径
• - イオン半径

以上のように、共有結合半径は化学の基本的な概念であり、原子間の結合を理解する上で非常に重要です。

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