水素ガス分子内の2つの水素原子を結合する結合は、古典的な共有結合です。 水素原子にはそれぞれ1つの陽子と1つの電子しかないため、結合の分析は簡単です。 電子は水素原子の単一電子殻にあり、2つの電子のための余地があります。
水素原子は同一であるため、どちらも他方から電子を取り出して電子殻を完成させ、イオン結合を形成することはできません。 その結果、2つの水素原子は共有結合で2つの電子を共有します。 電子はほとんどの時間を正に帯電した水素原子核の間で過ごし、2つの電子の負の電荷に両方を引き付けます。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
水素ガスの分子は、共有結合した2つの水素原子で構成されています。 水素原子は、酸素原子を含む水中や炭素原子を含む炭化水素など、他の化合物でも共有結合を形成します。 水の場合、共有結合した水素原子は、共有分子結合よりも弱い追加の分子間水素結合を形成する可能性があります。 これらの結合は、水にその物理的特性の一部を与えます。
水中の共有結合
Hの水素原子2O水分子は、水素ガスと同じ種類の共有結合を形成しますが、酸素原子と結合します。 酸素原子の最も外側の電子殻には6つの電子があり、8つの電子を入れる余地があります。 その殻を満たすために、酸素原子は共有結合で2つの水素原子の2つの電子を共有します。
共有結合に加えて、水分子は他の水分子と追加の分子間結合を形成します。 水分子は極性双極子です。つまり、分子の一方の端である酸素の端は負に帯電し、2つの水素原子を持つもう一方の端は正の電荷を持ちます。 ある分子の負に帯電した酸素原子は、別の分子の正に帯電した水素原子の1つを引き付け、双極子-双極子水素結合を形成します。 この結合は共有分子結合よりも弱いですが、水分子を一緒に保持します。 これらの分子間力は、分子の重量に対して高い表面張力や比較的高い沸点などの水特有の特性を与えます。
炭素と水素の共有結合
炭素はその最も外側の電子殻に4つの電子を持っており、8つの電子のための余地があります。 その結果、1つの構成では、炭素は4つの電子を4つの水素原子と共有して、そのシェルを共有結合で満たします。 得られる化合物はCHです4、メタン。
4つの共有結合を持つメタンは安定した化合物ですが、炭素は水素や他の炭素原子と他の結合構成に入る可能性があります。 4つの外側の電子配置により、炭素は多くの複雑な化合物の基礎を形成する分子を作成できます。 このような結合はすべて共有結合ですが、炭素の結合動作に大きな柔軟性をもたらします。
炭素鎖の共有結合
炭素原子が4つ未満の水素原子と共有結合を形成すると、余分な結合電子が炭素原子の外殻に残ります。 たとえば、3つの水素原子と共有結合を形成する2つの炭素原子は、それぞれが互いに共有結合を形成し、残りの単一の結合電子を共有することができます。 その化合物はエタン、Cです2H6.
同様に、2つの炭素原子はそれぞれ2つの水素原子と結合し、互いに二重共有結合を形成して、残りの4つの電子を共有することができます。 その化合物はエチレン、C2H4. アセチレンでは、C2H2、2つの炭素原子は、2つの水素原子のそれぞれと三重共有結合と単結合を形成します。 これらの場合、2つの炭素原子のみが関与しますが、2つの炭素原子は互いに単結合のみを簡単に維持し、残りを使用して追加の炭素原子と結合できます。
プロパン、C3H8は、3つの炭素原子の鎖を持ち、それらの間に単一の共有結合があります。 2つの末端炭素原子は、中央の炭素原子と単結合を持ち、それぞれ3つの水素原子と3つの共有結合を持ちます。 真ん中の炭素原子は、他の2つの炭素原子と2つの水素原子と結合しています。 このような鎖ははるかに長くなる可能性があり、自然界に見られる多くの複雑な有機炭素化合物の基礎となります。これらはすべて、2つの水素原子を結合する同じ種類の共有結合に基づいています。