| English | 意味 |
|---|---|
| VSEPR/ˈvespə/ | 価層電子対反発 |
| hybridization/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ | 混成軌道 |
分子に形状がある理由
- 分子は平らな塊ではなく、明確な3D形状を持つ。
- 水は湾曲形、二酸化炭素は直線形である。
- 一个简单的概念预测所有形状。
- 電子対は互いに最大限に離れるよう押し合う。
電子対の配置
- VSEPR理論は、電子対が反発し合い、最大限に離れると述べる。
- 中心原子を取り囲くグループ（結合と非共有結合対）の数を数える。
- その配置が形状を決定する。
VSEPR理論は電子領域が...
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反発し合う基が広がり、これにより幾何学的配置が固定される。
一般的な形状
- グループ2本は直線形（$180^\circ$）、3本は三角錐形（$120^\circ$）となる。
- グループ4本は四面体形（$109.5^\circ$）となる。
- 非共有結合対はより強い反発を生み、形状を湾曲させる——水は湾曲形となる。
$\text{CH}_4$ (4つの結合、非共有電子対なし) の立体構造は何か？
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$109.5^\circ$ で4つの基が四面体型に広がる。
水 ($\text{H}_2\text{O}$) は結合が2つ、非共有電子対が2つある。その立体構造は...
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2つの非共有電子対が2つの結合を押し広げ、湾曲した形状を作る。
中央原子がちょうど2つの電子領域を持つ場合、____な形状になる。
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2つの領域は反対方向を向いて $180^\circ$ 離れ -- 直線型。
混成軌道と幾何学的形状の対応
- 混成は、形状に合わせて原子軌道を混合する。
- グループ2本はsp、3本はsp$^2$、4本はsp$^3$となる。
- グループ数を数えれば、ラベルが読み取れる。
立体構造を予測する
結合電子対と非共有電子対の数を数え、VSEPRによる立体構造を読み取る。
電子領域の数と混成軌道の対応を合わせる。
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混成軌道は領域数を数えるため、2 = sp, 3 = sp$^2$, 4 = sp$^3$ となる。
$\text{CH}_4$ と $\text{H}_2\text{O}$ の形状を予測せよ。
- $\text{CH}_4$：4本の結合、非共有結合対なし、したがって四面体形およびsp$^3$。
- $\text{H}_2\text{O}$：2本の結合＋2組の非共有結合対、したがって湾曲形、しかしまだsp$^3$。
立体構造を予測する際、非共有電子対も電子領域として数える必要がある。
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非共有電子対は空間を占有し、幾何配置を湾曲させる。
非共有電子対を電子クラスターとして数える——それらは場所を取り、形を歪めるが、形の名前には含まれない。水は「直線」ではなく「曲線」であるのは、2つの非共有電子対があるためである。混成軌道は結合の数だけでなく、クラスターの数に従う。
VSEPR理論では、電子クラスターをできるだけ離して配置することで形状を予測する：2個で直線状、3個で三角錐平面型、4個で四面体型となり、非共有電子対により結果が歪む。混成軌道はクラスターの数に一致し、2, 3, 4個に対してそれぞれsp, sp$^2$, sp$^3$となる。常に非共有電子対をクラスターとして数えること。