電子対

でんしつい

2個の電子がひと組になったもの。原子どうしが電子対を共有すると、化学結合ができる。

1916年、ルイスは、原子の外側の電子を点で描き、二つの原子が電子を1個ずつ出し合って対にし、共有したものが結合だと考えました^[1]。この描き方は化学者にとってたいへん役に立ち、今も分子の形を考える基本の道具になっています。

ただ、なぜ2個ひと組なのかは謎のままでした。1927年、ハイトラーとロンドンは、2個の電子のスピンが逆向きのときにだけ原子どうしが引き合うことを量子力学で示し、電子対に物理の理由を与えました^[2]。スピンは2通りしかないので、同じ状態の席に入れる電子は、向きの違う2個までになります。

結合に使われず、1つの原子の上で対になったままの電子もあります(孤立電子対)。水の分子が「く」の字に折れ曲がった形をしているのは、この対が場所を取るためです。