化学基礎で最初につまずきやすい単元の一つが電子式と構造式です。しかし、実は書き方には決まった手順があります。丸暗記するのではなく、最外殻電子（価電子）の数とオクテット則を理解すると、多くの問題を自力で解けるようになります。この記事では、二酸化炭素・窒素・エチレンを例にしながら、電子式と構造式の考え方をわかりやすく解説します。
電子式と構造式の違いを理解しよう
電子式とは、原子の最外殻電子を点（・）で表したものです。
一方、構造式は共有電子対を線（－）で表したものです。
| 表し方 | 特徴 |
|---|---|
| 電子式 | 電子を点で表す |
| 構造式 | 共有電子対を線で表す |
つまり、電子式を書いてから共有電子対を線に置き換えると構造式になります。
まず覚えたい価電子の数
電子式を書くには価電子の数を知る必要があります。
| 元素 | 価電子数 |
|---|---|
| H（水素） | 1個 |
| C（炭素） | 4個 |
| N（窒素） | 5個 |
| O（酸素） | 6個 |
炭素は4本、酸素は2本、窒素は3本、水素は1本の結合を作ることが多いと覚えると便利です。
二酸化炭素（CO₂）の書き方
炭素は4本の結合を作り、酸素は2本の結合を作ります。
そのため炭素を中央に置き、両側の酸素と二重結合を作ります。
構造式は次のようになります。
O=C=O
電子式では酸素それぞれに共有されていない電子対が2組ずつ残ります。
炭素も酸素も最外殻が8個となり安定します。
窒素（N₂）の書き方
窒素は価電子を5個持っています。
1個の窒素だけでは8個にならないため、2つの窒素が電子を3組共有します。
構造式は次のようになります。
N≡N
これを三重結合と呼びます。
共有していない電子対が左右に1組ずつ残る形になります。
エチレン（C₂H₄）の書き方
エチレンは炭素2個と水素4個からできています。
炭素は4本結合を作る必要があるため、炭素同士が二重結合になります。
構造式は次のようになります。
H₂C=CH₂
炭素同士で2本結合し、それぞれの炭素に水素が2個ずつ結合します。
こうすることで炭素の周りの電子数が8個となり安定します。
電子式を解くときのコツ
問題を見たら次の順番で考えると解きやすくなります。
- 価電子数を確認する
- 中心となる原子を決める
- 単結合でつなぐ
- 最外殻が8個になるよう電子を配置する
- 足りなければ二重結合や三重結合を作る
最初から答えを覚えるよりも、この手順を練習する方が応用問題にも対応できます。
まとめ
電子式と構造式は、価電子の数とオクテット則を理解すると簡単になります。二酸化炭素は「O=C=O」の二重結合、窒素は「N≡N」の三重結合、エチレンは「H₂C=CH₂」の二重結合になります。
慣れないうちは難しく感じますが、まずは価電子数を覚え、電子式から構造式へ変換する練習を繰り返すことが上達への近道です。
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