オクテット則

8席ある長いベンチを思い浮かべてください。その列が全部埋まると、人はもう席を移らなくなります。原子もこれによく似ています。原子のいちばん外側には電子が座る席があり、それが8個埋まったときにいちばん落ち着きます。

ネオンやアルゴンのような気体を思い出してください。これらはほかの物質となかなか仲良くならず、ほとんど反応しません。外側の8席がすでに埋まっていて、もらうものも手放すものもないからです。

逆に、外側の席が1つ空いていたり、電子がぽつんと1個だけ残っていたりする原子は落ち着きません。食塩の材料であるナトリウムは外側の電子が1個だけなので、その1個を手放したがります。塩素は席が1つ空いているので、1個もらいたがります。

2つが出会うと、足りない側と余っている側がぴったり合います。どの原子どうしがどんな組み合わせで結合するのかを、こうして見当づけることができます。

8席を埋める方法は大きく2つあります。1つは、電子をそっくりやり取りする方法です。ナトリウムが電子1個を塩素に渡すと、ナトリウムのいちばん外側の殻は空になり、すでに8個が入っていた内側の殻が新しい最外殻になります。塩素は空いていた1席を埋めて、外側の電子が8個になります。

電子を渡したナトリウムはプラスの電気を帯び、受け取った塩素はマイナスの電気を帯びます。反対の電気を帯びた2つは磁石のようにくっつき合い、塩の結晶になります。こうしてできる結合をイオン結合といいます。

もう1つは、電子を共有する方法です。水分子では、酸素と水素が電子を何個か真ん中に置いて分け合います。ひと組の電子を2つの原子が同時に自分のものとして数えると、どちらも席が埋まったことになります。

このように分け合う結合を共有結合といいます。やり取りしても分け合っても、結果の姿は似ています。外側の席が8個にそろうという点です。

もう少し正確にいうと、8という数字はどこでも通用するわけではありません。水素とヘリウムは外側の席がもともと2つしかないので、2個埋まれば十分です。そのため水の中の水素は電子2個で満足しています。

周期表の真ん中あたりにある金属も事情が違います。電子が入る席がもっと複雑で、8という数字できれいには割り切れません。ホウ素のように6個で結合を終える原子もありますし、リンや硫黄のように8個を超えて使う場合も知られています。

ですからオクテット則は、自然が守らなければならない法則というより、多くの場合によく当てはまる見当づけのルールに近いものです。実際に結合ができる理由は、原子が集まったときに全体のエネルギーが下がるからで、8席はその結果としてよく現れる形にすぎません。実際の電子は決まった席に座った粒ではなく、原子核のまわりに雲のように広がっています。

8つの席という絵は、結合の数を数えやすくするための便利な道具です。この道具がどこまで通用するかを知って使えば、化学がぐっとはっきり見えてきます。