How atoms bond - George Zaidan and Charles Morton

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Tomoyuki Suzuki

Most atoms don't ride solo,

多くの原子は単独では存在せず

instead they bond with other atoms.

他の原子と結合しています

And bonds can form between atoms

そして原子間の結合は

of the same element

同じ原子間でも

or atoms of different elements.

異なる原子間でも起こります

You've probably imagined bonding as a tug of war.

皆さんは原子の結合を 綱引きのように考えて来たかもしれません

If one atom is really strong,

１つの原子がとても強い場合には

it can pull one or more electrons

１つかそれ以上の電子を

off another atom.

他の原子からひきつけることができます

Then you end up with one negatively charged ion

そして最後には一方が負の電荷を持ち

and one positively charged ion.

もう一方が正電荷を持つイオンになります

And the attraction between these opposite charges

そして逆の電荷同士の引力が

is called an ionic bond.

イオン結合と呼ばれます

This is the kind of sharing

この電子の共有は

where you just give away your toy to someone else

皆さんがおもちゃを誰かに渡して

and then never get it back.

帰ってこないのに似ています

Table salt, sodium chloride,

食卓塩である塩化ナトリウムは

is held together by ionic bonds.

イオン結合により結びついています

Every atom of sodium gives up one electron

個々のナトリウム原子は

to every atom of chlorine,

１つの電子を塩素の原子に渡し

ions are formed,

イオンが形成されます

and those ions arrange themselves

そしてこれらのイオンが

in a 3D grid called a lattice,

格子と呼ばれる ３次元構造を形作ります

in which every sodium ion

そこでは１つのナトリウムイオンが

is bonded to six chloride ions,

６つの塩素のイオンと結合し

and every chloride ion is bonded

１つの塩素イオンが

to six sodium ions.

６つのナトリウムイオンと結合します

The chlorine atoms never give

塩素原子はナトリウム原子に

the sodium atoms their electrons back.

電子を返すことは決してありません

Now, these transactions aren't always so cut-and-dried.

さてこのやりとりは必ずしも 単純なものではありません

If one atom doesn't completely overwhelm the other,

１つの原子が相手を 完全に圧倒しない場合には

they can actually share each other's electrons.

原子は電子の共有が可能です

This is like a pot luck

持ち寄りパーティーのように

where you and a friend each bring a dish

友人がそれぞれの料理を持ち寄り

and then both of you share both dishes.

お互いが料理を共有するのです

Each atom is attracted to the shared electrons

それぞれの原子は

in between them,

共有された電子に引き付けられ

and this attraction is called a covalent bond.

この引力は共有結合と呼ばれます

The proteins and DNA in our bodies,

私たちの体のタンパク質やDNAは

for example,

この例であり

are held together largely by these covalent bonds.

概ねこの共有結合により 結びついています

Some atoms can covalently bond

原子は

with just one other atom,

他の１つの原子と共有結合することも

others with many more.

より多くの原子と共有結合することもあります

The number of other atoms

１つの原子が結合できる

one atom can bond with

原子の数は

depends on how its electrons are arranged.

その電子の配置によります

So, how are electrons arranged?

では電子はどのように 配置されているのでしょうか

Every atom of a pure, unbonded element

単独の結合していない個々の原子は

is electrically neutral

電気的に中性です

because it contains the same number

なぜならその原子は

of protons in the nucleus

核の中にある陽子と

as it does electrons around the nucleus.

核の周りにある電子の数が 一致しているからです

And not all of those electrons are available for bonding.

また全ての電子が 結合可能なわけではありません

Only the outermost electrons,

最も外側にある電子

the ones in orbitals furthest from the nucleus,

核から最も遠い軌道上にある電子が

the ones with the most energy,

最も高いエネルギーを持っており

only those participate in bonding.

原子の結合に関与します

By the way, this applies to ionic bonding too.

ところで これはイオン結合でも同じです

Remember sodium chloride?

塩化ナトリウムを思い出してください

Well, the electron that sodium loses

ナトリウムが失う電子は

is the one furthest from its nucleus,

核から最も遠いもので

and the orbital that electron occupies

その電子が塩素原子側で占める軌道は

when it goes over to chlorine

その電子が塩素原子側で占める軌道は

is also the one furthest from its nucleus.

やはり最も外側のものです

But back to covalent bonding.

しかし共有結合に戻ると

Carbon has four electrons

炭素は結合が可能な

that are free to bond,

４つの電子を持っており

nitrogen has three,

窒素は３つ

oxygen two.

酸素は２つです

So, carbon is likely to form four bonds,

そのため炭素は４つの結合

nitrogen three,

窒素は３つ

and oxygen two.

酸素は２つの結合を作ります

Hydrogen only has one electron,

水素の電子は１つだけなので

so it can only form one bond.

１つの結合だけ作ります

In some special cases,

特別な場合では

atoms can form more bonds

原子は普通に考えられるより

than you'd expect,

より多くの結合を作ります

but they better have a really good reason to do so,

しかしそのためには とても限られた条件が必要で

or things tend to fly apart.

そうしないと物質が分裂してしまいます

Groups of atoms

電子をお互いに共有する原子の集団は

that share electrons covalently with each other

電子をお互いに共有する原子の集団は

are called molecules.

分子と呼ばれます

They can be small.

小さな分子もあります

For example, every molecule of oxygen gas

例えば全ての酸素分子は

is made up of just two oxygen atoms

お互いに結合した ２つの酸素原子から出来ています

bonded to each other.

お互いに結合した ２つの酸素原子から出来ています

Or they could be really, really big.

一方でとても大きな分子もあります

Human chromosome 13 is just two molecules,

ヒトの第13番染色体は ２つの分子ですが

but each one has over 37 billion atoms.

それぞれが370億もの 原子から出来ています

And this neighborhood,

そしてこの集団―

this city of atoms,

原子の町も

is held together by the humble chemical bond.

つつましい化学結合により 結びついているのです