ルイス構造・とは？初心者にも分かる分かりやすい解説と実例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ルイス構造とは

ルイス構造とは、分子を構成する原子の価電子を点と結合で表す描き方のことです。ギルバート・N・ルイスの名前にちなみ Lewis 形式 と呼ばれることもあります。外側の電子を点として示し、共有結合を線で結ぶことで、分子の形や性質を直感的に理解できます。

基本的な考え方

原子には原子の最外殻にある価電子があり、これを使って化学結合を作るという発想です。原子の最外殻をできるだけ満たすように電子を配置するのが基本です。

ルイス構造の描き方の流れ

1. 価電子の総数を数える 例として水 H2O を考えると、酸素は 6 個、水素は 1 個ずつ、合計 8 個の価電子です。

2. 中心原子を決める 通常は electronegativity（電気的引きつけ力）が低い原子を中心にします。H は例外で中心にはなれません。

3. 骨格を描く 中心原子と周囲の原子を結ぶ単結合を描きます。

4. 周りの原子の外側に電子を配置する 周りの原子に孤立電子対を置くか、必要なら結合を二重化して八電子を満たします。

具体的な例で学ぶ

以下の例を見ながら、ルイス構造を練習しましょう。

分子	総価電子数	特徴
H2O	8	<span>酸素原子は孤立対を2つ持ち、2つの結合で8電子を満たす
CO2	16	直線型、中央の炭素原子には孤立対がなく、酸素との二重結合で各酸素も安定
NH3	8	窒素原子には孤立対1つがあり、3つの結合で八電子を満たす

よくある注意点

例外もある 例えば SF6 のように原子が拡張八電子を持つ場合や、分子がラジカルとして奇数電子を持つ場合があります。また 共鳴構造 として同じ分子が複数のルイス構造をとることもありえます。

練習問題

以下の分子のルイス構造を描く練習をしてみましょう。例: NO2, CH4, ClF3

まとめ

ルイス構造は分子の性質を予測する第一歩としてとても便利です。正しい総価電子数を数え、中心原子と周りの原子の配置を考え、必要に応じて二重結合や孤立対を調整することで、分子の形や結合の性質を直感的に理解できるようになります。

ルイス構造の同意語

ルイス式: Lewis構造を表す日本語の一般的表記。価電子の分布と結合を点と線で表す表記法。
ルイス構式: Lewis構造の別称。価電子を点で表し、共有結合を線で表す分子の表記。
ルイス構造式: ルイス構造の別名。分子の価電子配置を式として表す表記。
ルイス電子式: Lewis電子式。価電子を点で表現したLewis構造の表現。
ルイスドット式: ルイスドット式。価電子をドットで表す表記法の別称。
ルイス式ドット表記: Lewis dot notationの日本語表現。価電子を点で表す表記法。

ルイス構造の対義語・反対語

分子軌道論: 電子を分子全体の軌道に占有させて結合を説明する現代的な理論。ルイス構造が局所的な電子対の図式であるのに対して、分子軌道論は全体に及ぶ軌道の重ね合わせとエネルギー準位で結合を解釈します。
電子雲モデル: 電子を点ではなく確率分布の雲としてとらえる考え方。位置がはっきり特定できないという特徴が、ルイス構造の点描的な電子配置とは異なります。
波動関数表現: 電子の状態を波動関数として表現し、分布や相関を定量的に扱う考え方。分子内の電子分布を確率的に捉える点が、静的なルイス図とは異なります。
密度汎関数理論 (DFT): 分子全体の電子密度を出発点として性質を計算する現代的な方法。電子密度を重視する点で、電子対の図式による Lewis 構造とは異なる説明アプローチです。