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配位数

索引 配位数

化学・物理学における配位数 (coordination number) とは、分子及び結晶中の中心原子からみた最隣接原子の数である。 化学において配位数は、注目している原子に結合している原子の数である。 物理学の分野においては明確に結合を定義することが出来ないので、単純化されたモデルが用いられる。結晶中の原子を剛体球と考え、注目している原子に接する原子の数が配位数となる。 例えば体心立方格子構造・面心立方格子構造・六方最密充填構造の単結晶の配位数はそれぞれ8、12、12となる。 単結晶以外の準結晶や液体、アモルファスについては配位数を明確に数えることはできない。このときの（第一）配位数は、原子を剛体球と見なしたうえで、注目する原子の表面から動径方向へ原子1個分の距離の範囲内に、正味いくつ分の原子があるかを数えることで定義される。

目次

  1. 13 関係: 体心立方格子構造、化学式、トリシクロヘキシルホスフィン、分子構造、アモルファス、ジメチル水銀、六方最密充填構造、球充填、立方晶系、面心立方格子構造、配位結合、液体、準結晶。

  2. 分子構造
  3. 錯体化学

体心立方格子構造

体心立方格子構造（たいしんりっぽうこうしこうぞう、body-centered cubic, bcc）とは、結晶構造の一種。立方体形の単位格子の各頂点と中心に原子が位置する。

見る 配位数と体心立方格子構造

化学式

化学において、化学式（かがくしき、chemical formula）は、特定の化合物や分子を構成する原子の化学的比率に関する情報を表す方法で、化学元素記号や数字に加え、丸括弧、ダッシュ、角括弧、コンマ、プラス (+) やマイナス (−) 記号などの他の記号も併用される。これらは、印刷上の1行に収まるよう制限されているが、を含むこともできる。ただし化学式は、単語を含まないため、ではない。また、化学式が単純な化学構造を示唆することもあるが、完全な化学構造式とは異なる。化学式は、最も単純な分子や化学物質の構造のみを完全に特定できるが、一般的に化学名や構造式よりも表現力は制限されている。 最も単純な化学式は実験式（empirical formulae）と呼ばれるもので、文字と数字を使用して、原子の種類ごとの数値比率を表す。

見る 配位数と化学式

トリシクロヘキシルホスフィン

トリシクロヘキシルホスフィン（英語：Tricyclohexylphosphine）は、リンに3個のシクロヘキサンが結合した三級ホスフィンである。多くの場合、Cyはシクロヘキシル基を表すことからPCy3と略記される。 一般的に、有機金属化学における配位子として使用される。

見る 配位数とトリシクロヘキシルホスフィン

分子構造

分子構造（ぶんしこうぞう、molecular structure、molecular geometry）とは、分子の幾何学的構造をいい、例えば原子間距離や配向などをさす。分子構造を調べるには、主に回折法と分光法が用いられる。

見る 配位数と分子構造

アモルファス

アモルファス（amorphous）、あるいは非晶質（ひしょうしつ、non-crystalline）とは、結晶のような長距離秩序はないが、短距離秩序はある物質の状態。これは熱力学的には、非平衡な準安定状態である。 は、（形を持つ）に「非」の意味の接頭辞 a‐ が付いた語（19世紀にスウェーデンのイェンス・ベルセリウスが非結晶の固体に対して命名した）。結晶は、明礬や水晶のようにそれぞれ固有の結晶形態を持っており、 である。しかし、急冷や不純物が混じった状態で出来た固体は、時間的空間的に規則的な原子配列が取れず非晶質となり、不定形である。 アモルファス状態は、非金属ではしばしば見られる状態である。しかし、金属にもアモルファス状態が存在することが、アメリカのカリフォルニア工科大学教授によって1960年に発見されている。

見る 配位数とアモルファス

ジメチル水銀

ジメチル水銀（ジメチルすいぎん、Dimethylmercury）は、無色の可燃性の液体で、強い神経毒の一つである。わずかに甘い香りを持つとされている。0.001ml吸入しただけで致命的である。ジメチル水銀の高い蒸気圧では、どのように漏洩したとしても直ちに危険なレベルに達する。分子は直線形である。 システインと錯体を形成するため、ジメチル水銀は容易に血液脳関門を突破する。ジメチル水銀はこの錯体から非常にゆっくりと遊離するため、生物濃縮される傾向がある。中毒の兆候は暴露より何か月も遅れて現れるため、効果的な治療を行うのに手遅れになる恐れがある。 ジメチル水銀は速やかにラテックス、PVC、ポリイソブチレン、ネオプレンを通過し、皮膚を通して吸収される。したがって、ほとんどのゴム手袋は手を保護するために不十分である。唯一の安全策は、長い折り返しのついたネオプレン手袋などの下に、強力なラミネート加工をされた手袋をしてジメチル水銀を扱うことである。また、換気フードの下で顔にシールドをつけて扱うことも重要であると示されている。

見る 配位数とジメチル水銀

六方最密充填構造

六方最密充填構造（ろっぽうさいみつじゅうてんこうぞう、hexagonal close-packed, hcp）とは、結晶構造の一種である。学術用語では、稠密六方格子構造（ちゅうみつろっぽうこうしこうぞう）、または単に六方格子構造などと呼ばれる。 六方最密充填構造は一般に正六角柱で表し、この正六角柱の上面および底面の各角および中心と、六角柱の内部で高さ 1/2 のところに 3 つの原子が存在する。底面の中心に位置する原子は、底面の角の 6 原子および上下の各 3 原子（計 12 原子）と接しており、最密充填構造となっている。また、原子の最稠密面をABAB…（A, Bは原子の位置の種類を示す）の順に重ねた構造と表現することもできる。充填率は立方最密充填構造（面心立方格子構造）と等しいが、別の構造である。

見る 配位数と六方最密充填構造

球充填

オレンジの積み上げは球充填の具体的応用の1つでもある。 球充填（きゅうじゅうてん、sphere packing）とは、互いに重なり合わない球を並べて空間を充填することである。通常は同一の大きさの球と3次元ユークリッド空間を扱う。しかし、球の大きさが一様ではない場合や、2次元空間（その場合の球は円）や高次元空間（その場合の球は超球）、さらにはのような非ユークリッド空間にも適用できる　（位相幾何的に定式化される）。 典型的な球充填問題とは、ある空間について最も稠密に球を詰め込む配置を見出す問題である。空間全体に対する球によって占められた空間の比率を充填密度（density of arrangement）と呼ぶ。無限に広い空間への充填では、測定する体積によって局所的な充填密度が変わるため、通常は密度の平均を最大化するか、十分大きな体積を測定するときの漸近的な密度を最大化することを問題とする。

見る 配位数と球充填

立方晶系

立方晶系（りっぽうしょうけい、）は、7つの結晶系の1つ。対応するブラベー格子は、単純立方格子・体心立方格子・面心立方格子の3種類。等軸晶系とも呼ばれる。 単位胞の軸と角は かつ となる。すなわち、3つの軸は長さが互いに等しく、また互いに直交している。立方晶系は最も対称性の高い結晶系である。

見る 配位数と立方晶系

面心立方格子構造

面心立方格子構造（めんしんりっぽうこうしこうぞう、face-centered cubic, fcc）は、ブラベー格子の一種。単位格子の各頂点および各面の中心に原子が位置する。立方最密充填構造（りっぽうさいみつじゅうてんこうぞう、cubic close-packed, ccp）とも呼ばれる。面心立方格子構造を持つ単体金属は多い。

見る 配位数と面心立方格子構造

配位結合

配位結合（はいいけつごう、coordinate bond, dative bond）とは、結合を形成する二つの原子の一方からのみ結合電子が分子軌道に提供される化学結合である。 見方を変えると、電子対供与体となる原子から電子対受容体となる原子へと、電子対が供給されてできる化学結合であるから、ルイス酸とルイス塩基との結合でもある。したがって、プロトン化で生成するオキソニウムイオン（より正確にはオニウムイオン）は配位結合により形成される。 またオクテット則を満たさない第13族元素の共有結合化合物は、強いルイス酸であり配位結合により錯体を形成する。 あるいは遷移金属元素の多くは共有結合に利用される価電子の他に空のd軌道などを持つ為、多くの種類の金属錯体が配位結合により形成される。

見る 配位数と配位結合

液体

液体の滴は表面積が最小になるよう球形になる。これは、液体の表面張力によるものである 液体（えきたい、liquid）は、物質の状態（固体・液体・気体）の一つである。気体と同様に流動的で、容器に合わせて形を変える。液体は気体に比して圧縮性が小さい。気体とは異なり、容器全体に広がることはなく、ほぼ一定の密度を保つ。液体特有の性質として表面張力があり、それによって「濡れ」という現象が起きる。 液体の密度は一般に固体のそれに近く、気体よりもはるかに高い密度を持つ。そこで液体と固体をまとめて「凝集系」などとも呼ぶ。一方で液体と気体は流動性を共有しているため、それらをあわせて流体と呼ぶ。

見る 配位数と液体

準結晶

準結晶（じゅんけっしょう、quasicrystal）とは結晶ともアモルファス(非晶質)とも異なる、第三の固体物質ともいうべき状態である。結晶を定義づける並進対称性は持たないが、原子配列に高い秩序性を有している。この研究に大きな貢献をしたダニエル・シェヒトマンに2011年のノーベル化学賞が授与された。

見る 配位数と準結晶

参考情報

分子構造

錯体化学