カテネーション
カテネーション (英: Catenation) とは、同種元素の原子が長鎖状に結合することを指す用語である。最も良く知られているカテネーションの例は炭素原子によるもので、共有結合により多数の炭素が結合して長鎖および構造を作る。このことが自然界に膨大な種類の有機化合物が存在する理由である。炭素はそのカテネーションの性質が最も良く知られている元素であり、有機化学は根本的にカテネーションを起こした炭素の構造(カテネー 英: catenae とも呼ばれる)を調べる学問だと言える。しかし、炭素がカテネーを形成する唯一の元素であるわけではまったくなく、他にもケイ素、硫黄、ホウ素などの典型元素が幅広いカテネーを形成できることが知られている。
元素がカテネーションを起こせるかどうかは基本的に自分自身との結合エネルギーによって決まる。結合エネルギーは、重なりあって結合を作る原子軌道がより拡がったもの(高い方位量子数を持つもの)のほうがより低くなる。したがって、最も拡がっていない価電子殻 p 軌道を持っている炭素はより重い元素よりも長い p-p σ結合原子鎖を形成することができる。カテネーション能は立体障害や、電気陰性度や分子軌道の混成などの電子的な因子によっても左右され、共有結合の種類によっても変化する。炭素の場合、隣接原子とのσ結合が十分強く、安定な原子鎖を完全に形成できる。別の元素の場合、反証が山程あるにもかかわらずかつてはこれが極端に難しいことだとされておいた。
硫黄の有用な化学的性質の大部分はカテネーションによる。自然状態では、硫黄は S8 分子の形で存在する。