分子とラチスの違い

分子と格子の決定的な違いは、分子が原子を連結しているのに対し、格子は原子、分子、イオンが連結していることである...。

分子と格子の決定的な違いは、分子は原子が組み合わさっているのに対し、格子は原子、分子、イオンが組み合わさっていることである。

原子が組み合わさって、さまざまな化学物質ができる。その配置によって、特性が変化する。原子と原子が結合したときの最も単純な単位が分子である。多数の原子、イオン、分子が互いに結合すると、格子になる。格子は高度に秩序化された構造を持ち、非常に高いモル質量を持つ。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 分子とは 3. 格子とは 4. 並置比較 - 分子と格子の表形式 5. まとめ

ぶんしは何ですか？

分子は、同じ元素（O2、N2など）または異なる元素（H2O、NH3）の2つ以上の原子が化学的に結合してできています。分子は電荷を持たず、原子と原子が共有結合で結ばれている。さらに、相互に結合している原子の数によって、非常に大きなもの（ヘモグロビン）にも、非常に小さなもの（H2）にもなる。

図01：水の分子

分子式は、分子を構成する原子の種類と数を示す。経験式は、分子を構成する原子の最も単純な整数比を示す。例えば、C6H12O6はグルコースの分子式で、CH2Oは経験式である。分子量とは、分子式に含まれる原子の総数を考慮して算出する質量です。また、それぞれの分子は独自の幾何学的な構造を持っている。また、分子内の原子は、特定の結合角度と結合長で最も安定に配置され、反発力やひずみ力を最小にする。

格子は何ですか？

格子とは、規則正しい構造を持つ原子のネットワークである。化学の世界では、イオン格子と共有格子の異なるタイプを見ることができます。格子とは、基本単位が3次元的に規則正しく配列された固体と定義することができる。基本単位は、原子、分子、イオンのいずれでもよい。したがって、格子とは、これらの基本単位が繰り返される結晶構造のことである。

また、このネットワークにイオン結合で結ばれたイオンが含まれる場合、これをイオン結晶と呼ぶ。例えば、塩化ナトリウムはイオン性の格子です。ナトリウムは1族金属であるため、最も安定な陽イオンとして+1価の陽イオンを形成します。塩素はa-1のマイナスイオンを形成する能力を持つ非金属である。格子内では、6個の塩化物イオンが1個のナトリウムイオンを取り囲み、その逆もまた然りである。イオン間の静電引力により、格子構造は非常に安定している。格子に存在するイオンの数は、格子の大きさによって変化する。格子エネルギーまたは格子エンタルピーは、格子中のイオン結合の強さを示す指標である。通常、格子エンタルピーは発熱する。

図02：塩化ナトリウムの格子構造

3次元共有格子の例としては、ダイヤモンドや水晶がある。ダイヤモンドは炭素原子のみからなり、各炭素原子は他の4つの炭素原子と共有結合し、格子構造を形成している。そのため、各炭素原子は四面体配置になっている。この構造のため、ダイヤモンドは高い安定性を持っています。(水晶やシリカにも共有結合があるが、これはケイ素原子と酸素原子（格子の異なる原子）の間に存在する。）これらの共有格子はいずれも融点が高く、電気を通さない。