非共有電子対と共有電子対の違いは？一瞬で見抜く裏技と配位結合の罠に関する質問を分かりやすくまとめました。詳細な解説をご覧ください。

高校化学における電子式の書き方には、再現性の高い明確なプロトコルが存在します。やみくもに点を打つのではなく、以下の4ステップを守るだけでミスは激減します。

1. 対象の原子の元素記号を書く。
2. 元素記号の上下左右の4か所に、価電子を「1個ずつ」順番に配置していく（フントの規則の初歩的応用）。
3. 5個目以降の価電子がある場合は、すでに打った点とペア（対）になるように重ねて配置する。
4. 不対電子（1個の点）同士を近づけて相手の原子と重ね合わせ、共有電子対を完成させる。

このルールを適用して、頻出代表格である「水（H₂O）」と「アンモニア（NH₃）」の成り立ちを比較検証してみます。

水分子の中心にある酸素原子は価電子が6個です。上下左右に1個ずつ配った後、2か所に2個目を配置するため、「非共有電子対が2組」と「不対電子が2個」という配置になります。この2個の不対電子に水素原子がそれぞれ結合するため、水分子全体で共有電子対は2組、非共有電子対は2組となります。

一方、アンモニアの窒素原子は価電子が5個です。同様に点を打つと、「非共有電子対が1組」と「不対電子が3個」生じます。3本の手に水素原子が結合するため、アンモニア分子全体で共有電子対は3組、非共有電子対は1組となります。

非共有電子対が決定づける「分子の形と結合角」の物理的理由

なぜ分子は一直線にならず、特有の立体構造を取るのでしょうか。その鍵を握っているのが、まさに非共有電子対です。電子はすべて負（マイナス）の電荷を帯びているため、電子対同士はお互いに反発し合います。この理論を化学では「原子価殻電子対反発則（VSEPR則）」と呼びます。

ここで決定的に重要なのが、「非共有電子対同士の反発力は、共有電子対の反発力よりも強い」という事実です。共有電子対は2つの正電荷（原子核）に引っ張られて細長く拘束されていますが、非共有電子対は1つの原子核にしか束縛されていないため、雲のように広く空間を占有します。

メタン（CH₄）は中心の炭素に共有電子対が4組あり、非共有電子対はゼロです。4本の結合が均等に反発し合う結果、正四面体構造を取り、結合角は理想的な109.5度になります。しかし、アンモニア（NH₃）では1組の非共有電子対が上から共有電子対を強く押し下げるため、結合角は107度（三角錐形）へと狭まります。さらに水（H₂O）では、強力な非共有電子対が2組もあるため、結合角は104.5度（折れ線形）まで縮められます。この結合角の減少トレンドは、試験で頻出の超重要因果関係です。