chemistry 3 のコピー 2nodaiweb.university.jp/chemistry/files/chemistry_4.pdf イオン結合...

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第4回

化学結合(1)

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☆化学結合は何故出来る？原子　→　（電気的に）中性

（中心に＋、外側にー）原子同士は外側の電子により反撥するはず。しかし、互いの電子をやりとりすることで、

ことが出来る場合がある

やりとりする電子：

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○電気陰性度：電子の受け入れやすさ

数学いらずの化学結合論p24Pauling (1932), Mulliken (1934)

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○ 化学結合の種類

イオン結合

共有結合

金属結合

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○イオン結合

電気陰性度の差が大きい原子の間にできやすい

例） Na+

Cl-

陽イオンと陰イオンの間には　　　　　　があり互いに引き合う。

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○共有結合電気陰性度が大きい原子の間に出来やすい。☆原子同士が価電子を　　　　　　結びつく。

例）

（１）水素分子　　Ｈ：1s1

H・　＋　・Ｈ→　Ｈ：Ｈ

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（２）酸素分子　　O :

・O・

:: ・O・

::

+ →　 O : : O

:: ::

一見正しいが・・・

”O2は常磁性である”（磁場に引き寄せられる）という事実を説明できない！常磁性：”不対電子”を持つ

↑不対電子なし

一重項酸素（活性酸素）

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☆異なる原子間の共有結合は多少の　　　　　　　　　　を帯びる。

Ｈ　　　Ｈ

O

電気陰性度が大きい方の原子に、共有されている電子対が引き寄せられている。

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☆分子の極性結合自体が分極していても、分子全体ではどうか？

CO2 O = C = O→：双極子モーメント

双極子の強さ、方向を表す　　　　　矢印をかく

：分極　　　　　矢印をかく

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☆分子の形２原子　→　直線

３原子　→　？

互いに反撥し、おさまりの良い配置をとろうとする。（絶えず運動している）

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○原子価殻電子対反発則valence shell electron pair repulsion rule (VSEPR理論)原子価に関係する軌道上の電子→ 互いに反撥

　　　　　　　　　　　　なるように配置する

非共有電子対間の反発＞非共有電子対ー共有電子対の反発＞共有電子対間の反発

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○原子価殻電子対反発則

BeCl2 H2O：折れ曲がり：直線

BCl3：平面 NH3：三角錐 CH4：正四面体

↓非共有電子対

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☆原子軌道電子は円軌道を描いているわけではない

副殻：s, p, d・・：

s軌道：球対称

p軌道：軸対称(x,y,z軸に方向性を持っている）

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不確定性原理 (Heisenberg)電子の状態を一点で表すことはできない

　　　　で表す。→☆化学結合（共有結合）電子対を共有することで形成される

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○σ（シグマ）結合

数学いらずの化学結合論p31結合は回転可能

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○ π（パイ）結合

結合は回転できない

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☆混成軌道◎二種類以上の　　　　　　　　　できる軌道

例）炭素

Ｃ：1s22s22p2

Ｃ：1s22s12p3エネルギー低

エネルギー高

結合形成により全エネルギーは低下

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1s

2s

2p

○励起状態

この時点では、2s軌道と2p軌道は　　　で、エネルギー差もある

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(a)sp混成軌道

直線方向に　　　　　　を形成残りの2p軌道は　　　　　　を形成

1s

2sp2p

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(b)sp2混成軌道

平面120°方向に　　　　　　を形成残りの2p軌道は　　　　　　を形成

1s

2sp22p

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(c)sp3混成軌道

正四面体頂点方向に　　　　　　を形成

1s

2sp3

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まとめ

混成軌道とは、原子の励起状態においてエネルギーの異なる軌道が混ざり合うことによって形成される軌道のこと

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☆有機化合物の構造

(a)メタン（CH4)

sp3混成軌道によって形成される４つの水素が正四面体の頂点方向に

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(b)エチレン（C2H4）

sp2混成軌道：２つがＨ、１つがＣと残りのp軌道：Ｃ同士で

120°ＣとＣ：σ１個、π１個

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↑1s 2sp2 2p

↑CA

↑↑

↑ ↑↑↓

↑↑↑↓

↑ ↑

↑↑

CB

HA HB

HC HD

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(c)アセチレン（C2H2）sp混成軌道：１つがＨ、１つがＣと残りのp軌道：Ｃ同士で２つの

ＣとＣ：σ１個、π２個