化合かごう物ぶつ

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純じゅん水みず(H2O)は化合かごう物ぶつの一いち例れいである。この分子ぶんしの球たま棒ぼうモデルは、2個この水素すいそ(白しろ)と1個いっこの酸素さんそ(赤あか)の空間くうかん的てきな配置はいちを示しめす。

化合かごう物ぶつ（かごうぶつ、英えい: chemical compound）とは、さまざまな化学かがく元素げんその原子げんしが化学かがく結合けつごうによって結合けつごうした分子ぶんし（または分子ぶんし実体じったい（英語えいご版ばん））が、多数たすう集あつまって構成こうせいされた化学かがく物質ぶっしつである。したがって、1種類しゅるいの元素げんその原子げんしだけで構成こうせいされた分子ぶんしは化合かごう物ぶつとは見みなされない。化合かごう物ぶつは、他たの物質ぶっしつとの相互そうご作用さようを伴ともなう化学かがく反応はんのうによって、別べつの物質ぶっしつに変化へんかすることがある。この過程かていで、原子げんし間あいだの結合けつごうが切きれたり、新あらたな結合けつごうが形成けいせいされることがある。

化合かごう物ぶつは主おもに4種類しゅるいあり、構成こうせいする原子げんしがどのように結合けつごうしているかによって区別くべつされる。分子ぶんし性せい化合かごう物ぶつは共有きょうゆう結合けつごうで、イオン性せい化合かごう物ぶつ（英語えいご版ばん）はイオン結合けつごうで、金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつは金属きんぞく結合けつごうで、配はい位い化合かごう物ぶつは配はい位い共有きょうゆう結合けつごうで結合けつごうする。ただし非ひ化学かがく量りょう論ろん的てき化合かごう物ぶつは例外れいがい的てきで、議論ぎろんの余地よちがある境界きょうかい事例じれいとなっている。

化学かがく式しきとは、化合かごう物ぶつ分子ぶんしに含ふくまれる各かく元素げんその原子げんしを標準ひょうじゅん的てきな元素げんそ記号きごうで、下した付つきの原子げんし数すうとともに指定していする記述きじゅつ方法ほうほうである。多おおくの化合かごう物ぶつには Chemical Abstracts Service（CAS）によって固有こゆうのCAS登録とうろく番号ばんごうが割わり当あてられている。世界中せかいじゅうで、350,000以上いじょうの化合かごう物ぶつ（化学かがく物質ぶっしつの混合こんごう物ぶつを含ふくむ）が製造せいぞうや使用しようのために登録とうろくされている[1]。

化合かごう物ぶつの定義ていぎ[編集へんしゅう]

2種類しゅるい以上いじょうの原子げんし（化学かがく元素げんそ）が一定いっていの化学かがく量りょう論ろん的てきな比率ひりつで結合けつごうした物質ぶっしつを化合かごう物ぶつ（chemical compound）と呼よぶ。この概念がいねんは、純じゅん物質ぶっしつ（純粋じゅんすいな化学かがく物質ぶっしつ）を考かんがえると最もっとも理解りかいしやすい[2]:15[3][4]。化合かごう物ぶつには、2種類しゅるい以上いじょうの原子げんしが一定いっていの比率ひりつで含ふくまれるため、化学かがく反応はんのうによってより原子げんし数すうの少すくない化合かごう物ぶつや物質ぶっしつに変換へんかんすることができる[5]。化学かがく式しきとは、ある化合かごう物ぶつを構成こうせいする原子げんしの比率ひりつに関かんする情報じょうほうを表あらわす方法ほうほうで、化学かがく元素げんそを表あらわす化学かがく記号きごうと、原子げんし数すうを表あらわす添字そえじを使用しようする。たとえば、水みずは2個この水素すいそ原子げんしと1個いっこの酸素さんそ原子げんしが結合けつごうした化合かごう物ぶつで、化学かがく式しきは H2O である。非ひ化学かがく量りょう論ろん的てき化合かごう物ぶつの場合ばあい、その割合わりあいは調合ちょうごうに関かんして再現さいげん性せいがあり、構成こうせい元素げんその定てい比率ひりつを得えることができるが、その割合わりあいは整数せいすう比ひではない（たとえば、水素すいそ化かパラジウム（英語えいご版ばん）の化学かがく式しきは PdHx (0.02 < x < 0.58)）[6]。

化合かごう物ぶつは、固有こゆうの定義ていぎされた化学かがく構造こうぞうを持もち、化学かがく結合けつごうによって定義ていぎされた空間くうかん的てき配置はいちのもとで一緒いっしょに保持ほじされている。化合かごう物ぶつの種類しゅるいには、共有きょうゆう結合けつごうで結合けつごうした分子ぶんし化合かごう物ぶつ、イオン結合けつごうで結合けつごうした塩しお、金属きんぞく結合けつごうで結合けつごうした金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつ、または配はい位い共有きょうゆう結合けつごうで結合けつごうした一部いちぶの化学かがく錯体さくたいがある[7]。純粋じゅんすいな化学かがく元素げんそは、しばしば複数ふくすうの原子げんしからなる分子ぶんしを構成こうせいしているが（例れい: 二に原子げんし分子ぶんし H2 や多た原子げんし分子ぶんし S8 など）、二に原子げんし以上いじょうの要件ようけんを満みたさないため一般いっぱんに化合かごう物ぶつとはみなされない[7]。多おおくの化合かごう物ぶつは、Chemical Abstracts Service（CAS）によって固有こゆうの数値すうち識別子しきべつし、すなわちCAS登録とうろく番号ばんごうが割わり当あてられている。

真しんに非ひ化学かがく量りょう論ろん的てきな物質ぶっしつと、一定いっていの比率ひりつを要ようする化合かごう物ぶつとを区別くべつする命名めいめい法ほうはさまざまで、ときには一貫いっかんしないこともある。多おおくの固体こたい化学かがく物質ぶっしつ（たとえば多おおくのケイ酸けいさん塩しお鉱物こうぶつ）は、化学かがく物質ぶっしつではありながら、元素げんその化学かがく結合けつごうを一定いっていの比率ひりつで反映はんえいする単純たんじゅんな式しきを持もたず、このような結晶けっしょう性せい物質ぶっしつは、しばしば非ひ化学かがく量りょう論ろん的てき化合かごう物ぶつ（あるいは不定ふてい比ひ化合かごう物ぶつ）と呼よばれる。このような非ひ化学かがく量りょう論ろん的てき物質ぶっしつは、地球ちきゅうの地殻ちかくやマントルの大だい部分ぶぶんを形成けいせいしているが、その組成そせいの多様たよう性せいは、既知きちの「真しんの化合かごう物ぶつ」の結晶けっしょう構造こうぞう内ないに外来がいらい元素げんそが混入こんにゅうしていたり、既知きちの化合かごう物ぶつの構造こうぞう中ちゅうに構成こうせい元素げんその過か不足ふそくが起おこって構造こうぞうが乱みだれることが多おおいことから、化合かごう物ぶつというよりは化合かごう物ぶつに類似るいじしているものという主張しゅちょうもある。また、化学かがく的てきに同一どういつと考かんがえられる化合かごう物ぶつでも、構成こうせい元素げんその重おも同位どうい体たいや軽けい同位どうい体たいの量りょうが異ことなり、元素げんその質量しつりょう比ひがわずかに変化へんかすることがある。

化合かごう物ぶつを、有機ゆうき化合かごう物ぶつと無機むき化合かごう物ぶつのいずれかに分類ぶんるいすることもあるが、その境界きょうかいは不明瞭ふめいりょうである[8]。基本きほん的てきには炭素たんそ化合かごう物ぶつはすべて有機ゆうき化合かごう物ぶつとされるが、炭素たんその酸化さんか物ぶつはその例外れいがいとして無機むき化合かごう物ぶつとされる[9]。

種類しゅるい[編集へんしゅう]

分子ぶんし[編集へんしゅう]

詳細しょうさいは「分子ぶんし」を参照さんしょう

分子ぶんし（molecule）とは、2つ以上いじょうの原子げんしが化学かがく結合けつごうで結合けつごうした、電気でんき的てきに中性ちゅうせいな集合しゅうごうである[10][11][12]。分子ぶんしは、酸素さんそ分子ぶんし（O2）のように1つの化学かがく元素げんその原子げんしからなる等とう核かく分子ぶんしと、水みず（H2O、2つの水素すいそ原子げんしと1つの酸素さんそ原子げんし）のように2つ以上いじょうの元素げんそからなる異い核かく分子ぶんしに分わけられる。分子ぶんしとは、物質ぶっしつのすべての物理ぶつり的てきおよび化学かがく的てき特性とくせいを備そなえた最小さいしょうの単位たんいである[13]。

イオン性せい化合かごう物ぶつ[編集へんしゅう]

詳細しょうさいは「イオン性せい化合かごう物ぶつ（英語えいご版ばん）」を参照さんしょう

イオン性せい化合かごう物ぶつ（ionic compound）とは、イオン結合けつごうと呼よばれる静電気せいでんき力りょくによって結合けつごうしたイオンからなる化合かごう物ぶつである。この化合かごう物ぶつは全体ぜんたいとして中性ちゅうせいであるが、陽ひイオンと呼よばれる正せいに帯電たいでんしたイオンと陰かげイオンと呼よばれる負まけに帯電たいでんしたイオンで構成こうせいされている。これらには、塩化えんかナトリウム中なかのナトリウム（Na+）や塩化えんか物ぶつ（Cl−）のような単たん原子げんしイオンもあれば、炭酸たんさんアンモニウム中なかのアンモニウム（NH+
4）と炭酸たんさんイオン（CO2−
3）のような多た原子げんし種しゅもある。イオン性せい化合かごう物ぶつ内ないの個々ここのイオンは通常つうじょう、複数ふくすうの最さい近接きんせつイオンを持もつため分子ぶんしの一部いちぶとはみなされず、連続れんぞくした三さん次元じげんネットワーク（通常つうじょうは結晶けっしょう構造こうぞう）の一部いちぶとみなされる。

塩基えんき性せいイオンである水酸化物すいさんかぶつ（OH−）や酸化さんか物ぶつ（O2−）を含ふくむイオン性せい化合かごう物ぶつは、塩基えんきに分類ぶんるいされる。これらのイオンを含ふくまないイオン性せい化合かごう物ぶつは塩しお（または塩類えんるい）とも呼よばれ、酸さん塩基えんき反応はんのうによって生成せいせいすることができる。また、イオン性せい化合かごう物ぶつは、溶媒ようばいの蒸発じょうはつ、沈殿ちんでん、凍結とうけつ、固かた相反あいはん応おう（英語えいご版ばん）、または反応はんのう性せい金属きんぞく（英語えいご版ばん）とハロゲンガスなどの反応はんのう性せい非金属ひきんぞくとの電子でんし移動いどう反応はんのうにより、その構成こうせいイオンから生成せいせいすることもある。イオン性せい化合かごう物ぶつは一般いっぱんに融点ゆうてんと沸点ふってんが高たかく、硬かたくて脆もろ（もろ）い。これらは固体こたいではほとんど絶縁ぜつえん体たいだが、融解ゆうかいまたは溶解ようかいするとイオンが移動いどうするため導電性どうでんせい（英語えいご版ばん）を持もつようになる。

金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつ[編集へんしゅう]

詳細しょうさいは「金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつ」を参照さんしょう

金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつ（intermetallic compound）とは、2種類しゅるい以上いじょうの金属きんぞく元素げんその間あいだで秩序ちつじょのある固体こたいの化合かごう物ぶつを形成けいせいする金属きんぞく合金ごうきんの一種いっしゅである。金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつは一般いっぱんに硬かたくて脆もろく、高温こうおんでの機械きかい的てき性質せいしつが優すぐれている[14][15][16]。これらは、化学かがく量りょう論ろん的てき金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつと、非ひ化学かがく量りょう論ろん的てき金属きんぞく間あいだ化合かごう物ぶつとに分類ぶんるいされる[14]。

配はい位い化合かごう物ぶつ[編集へんしゅう]

詳細しょうさいは「配はい位い化合かごう物ぶつ」を参照さんしょう

配はい位い化合かごう物ぶつ（coordination complex、錯化合かごう物ぶつとも呼よぶ）とは、配はい位い中心ちゅうしんと呼よばれる（通常つうじょうは金属きんぞくの）中心ちゅうしん原子げんしまたはイオンと、配はい位い子こまたは錯化剤ざいと呼よばれる周囲しゅういの結合けつごう分子ぶんしまたはイオンの配列はいれつから構成こうせいされる化合かごう物ぶつである[17][18][19]。金属きんぞく含有がんゆう化合かごう物ぶつ、特とくに遷移せんい金属きんぞく化合かごう物ぶつの多おおくのは配はい位い化合かごう物ぶつである[20]。金属きんぞく原子げんしを配はい位い中心ちゅうしんとする配はい位い化合かごう物ぶつを、dブロック元素げんその金属きんぞく錯体さくたいと呼よぶ。

結合けつごうと力ちから[編集へんしゅう]

化合かごう物ぶつは、さまざまな種類しゅるいの結合けつごうや力ちからによってつなぎ合あっている。化合かごう物ぶつ内ないにおける結合けつごうの種類しゅるいの違ちがいは、その化合かごう物ぶつに含ふくまれる元素げんその種類しゅるいに依存いぞんする。

ロンドン分散ぶんさん力りょくは、分子ぶんし間あいだ力りょくの中なかで最もっとも弱よわい力ちからである。これは、隣接りんせつする2つの原子げんしの電子でんしが一時いちじ的てきに双極そうきょく子こを形成けいせいするように配置はいちされたときに生しょうじる一時いちじ的てきな引力いんりょくである。また、ロンドン分散ぶんさん力りょくは、非ひ極性きょくせい物質ぶっしつ（英語えいご版ばん）を凝縮ぎょうしゅくして液体えきたいにしたり、さらに環境かんきょうの温度おんどによって凍結とうけつした固体こたい状態じょうたいにする役割やくわりも担になっている[21]。

共有きょうゆう結合けつごうは、分子ぶんし結合けつごうとも呼よばれ、2つの原子げんしの間あいだで電子でんしが共有きょうゆうされるものである。この形式けいしきの結合けつごうは、主おもに元素げんそ周期しゅうき表ひょうで近ちかい位置いちにある元素げんその間あいだで起おこるほか、一部いちぶの金属きんぞくと非金属ひきんぞくの間あいだでも見みられる。こうした現象げんしょうは、この結合けつごうの機構きこうに起因きいんするものである。周期しゅうき表ひょうで近ちかい位置いちにある元素げんそは、電子でんしに対たいする親和力しんわりょくが似にている、すなわち電気でんき陰性いんせい度どが似にている傾向けいこうがある。どちらの元素げんそも電子でんしを供与きょうよしたり獲得かくとくしたりする親和しんわ性せいが強つよくないため、電子でんしを共有きょうゆうすることになり、両方りょうほうの元素げんそがより安定あんていしたオクテットを持もつようになる。

イオン結合けつごうは、元素げんそ間あいだで価あたい電子でんしが完全かんぜんに移動いどうすることで起おこる結合けつごうである。共有きょうゆう結合けつごうとは反対はんたいに、この化学かがく結合けつごうは互たがいに逆ぎゃく荷電かでんした2つのイオンを生成せいせいする。イオン結合けつごうをする金属きんぞく元素げんそは通常つうじょう、価あたい電子でんしを失うしなって、正せい電荷でんかを持もつ陽ひイオンとなる。一方いっぽう、非金属ひきんぞく元素げんそは金属きんぞくから電子でんしを獲得かくとくして、負ふ電荷でんかを持もつ陰かげイオンとなる。前記ぜんきのようにイオン結合けつごうは、電子でんし供与きょうよ体たい（通常つうじょうは金属きんぞく）と電子でんし受容じゅよう体たい（通常つうじょうは非金属ひきんぞく）の間あいだで起おこる[22]。

水素すいそ結合けつごうは、電気でんき陰性いんせい度どが大おおきな原子げんしに結合けつごうした水素すいそ原子げんしが、相互そうご作用さようする双極そうきょく子こまたは電荷でんかを通つうじて、別べつの陰性いんせい原子げんしと静しずか電でん的てきな結合けつごうを形成けいせいすることで起おこる[23][24][25]。

化学かがく反応はんのう[編集へんしゅう]

詳細しょうさいは「化学かがく反応はんのう」を参照さんしょう

ある化合かごう物ぶつが、化学かがく反応はんのうによって別べつの化合かごう物ぶつと相互そうご作用さようすることで、その化学かがく組成そせいを変換へんかんすることができる。この過程かていでは、相互そうご作用さようするそれぞれの化合かごう物ぶつで原子げんし間あいだの結合けつごうが切断せつだんされ、その後ご、原子げんし間あいだに新あたらしい結合けつごうが再さい形成けいせいされる。概念的がいねんてきにこの反応はんのうは、AB + CD → AD + CB と記述きじゅつすることができる。ここで、A、B、C および D は、それぞれ固有こゆうの原子げんしであり、AB、AD、CD および CB は、それぞれ固有こゆうの化合かごう物ぶつである。

参考さんこう項目こうもく[編集へんしゅう]

脚注きゃくちゅう[編集へんしゅう]

  1. ^ Wang, Zhanyun; Walker, Glen W.; Muir, Derek C. G.; Nagatani-Yoshida, Kakuko (2020-01-22). “Toward a Global Understanding of Chemical Pollution: A First Comprehensive Analysis of National and Regional Chemical Inventories”. Environmental Science & Technology 54 (5): 2575–2584. Bibcode: 2020EnST...54.2575W. doi:10.1021/acs.est.9b06379. PMID 31968937. 
  2. ^ Whitten, Kenneth W.; Davis, Raymond E.; Peck, M. Larry (2000), General Chemistry (6th ed.), Fort Worth, TX: Saunders College Publishing/Harcourt College Publishers, ISBN 978-0-03-072373-5 
  3. ^ Brown, Theodore L.; LeMay, H. Eugene; Bursten, Bruce E.; Murphy, Catherine J.; Woodward, Patrick (2013), Chemistry: The Central Science (3rd ed.), Frenchs Forest, NSW: Pearson/Prentice Hall, pp. 5–6, ISBN 9781442559462, オリジナルの2021-05-31時点じてんにおけるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20210531151453/https://books.google.com/books?id=zSziBAAAQBAJ&pg=PA6 2020年ねん12月8日にち閲覧えつらん。 
  4. ^ Hill, John W.; Petrucci, Ralph H.; McCreary, Terry W.; Perry, Scott S. (2005), General Chemistry (4th ed.), Upper Saddle River, NJ: Pearson/Prentice Hall, p. 6, ISBN 978-0-13-140283-6, オリジナルの2009-03-22時点じてんにおけるアーカイブ。, https://web.archive.org/web/20090322043924/http://www.pearsonhighered.com/educator/academic/product/0,3110,0131402838,00.html 
  5. ^ Wilbraham, Antony; Matta, Michael; Staley, Dennis; Waterman, Edward (2002), Chemistry (1st ed.), Upper Saddle River, NJ: Pearson/Prentice Hall, p. 36, ISBN 978-0-13-251210-7, https://archive.org/details/prenticehallchem0000wilb/page/36 
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  7. ^ a b Atkins, Peter; Jones, Loretta (2004). Chemical Principles: The Quest for Insight. W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-5701-6. https://archive.org/details/chemicalprincipl00pete 
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  23. ^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). オンライン版ばん:  (2006-) "hydrogen bond".
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推薦すいせん文献ぶんけん[編集へんしゅう]

ウィクショナリーに関連かんれんの辞書じしょ項目こうもくがあります。
ウィキメディア・コモンズには、化合かごう物ぶつに関連かんれんするカテゴリがあります。
  • Robert Siegfried (1 October 2002), From elements to atoms: a history of chemical composition, American Philosophical Society, ISBN 978-0-87169-924-4 
物理ぶつり化学かがく
有機ゆうき化学かがく
無機むき化学かがく
主要しゅよう賞しょう
研究けんきゅう施設しせつ
時どき系列けいれつ
学会がっかい
その他た
元素げんその化合かごう物ぶつのテンプレート
  1   18
1 H 2   13 14 15 16 17 He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
  アルカリ金属きんぞく   アルカリ土ど類るい金属きんぞく   ランタノイド   アクチノイド   遷移せんい金属きんぞく   その他たの金属きんぞく   半はん金属きんぞく   非金属ひきんぞく   ハロゲン   貴きガス   不明ふめい
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