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2、分子の形②


参考文献:

無機化学 上






1、分子の形①の続きです。

今回は非共有電子対を有する分子についてお話します。

皆さんご存知のH2OとNH3についてです。

前者の「水」は折れ線型、後者の「アンモニア」は三角錐型と習ったかと思います。
water2.jpg

ammonia2.jpg



しかしこれも原子価殻電子対反発理論(VSEPR理論)を用いれば簡単に理解できます。
すなわち「電子対どうしは反発しあう」というものです。
その様子を水とアンモニアの電子式を例に示しておきます。

w_a_electrondot.jpg


ここで一つ注意をしなければいけません。
敢えて「電子対」という曖昧な表現を用いたのですが、
これは、「共有電子対」「非共有電子対」どちらでも適用されるのです。
以下のイメージをご覧ください。

water3.jpg


水分子は非共有電子対のローブと共有電子対のローブ全体で
正四面体構造をとるのです。

ただしかし正四面体構造において実際目に見えるのは共有結合のみで
残りの非共有電子対は見えません。

したがって水は折れ線型に見えるのです。

更に以下にアンモニアのイメージを貼っておきますが水の場合と同様の議論になります

ammonia3.jpg



こちらも全体では正四面体であるものを、
目に見える部分だけ切り取った結果三角錐型となるのです。


あとこれは、完全に高校範囲から脱線してしまうのですが、
共有電子対に比べて、非共有電子対はあまり束縛されません
(共有電子対は「結合」に関与しているのでより束縛が強い)

従って、非共有電子対の方が空間的に広がります。
その結果、他の共有結合を押し込んでやや結合角は小さくなってしまいます。

なので厳密に言うと、正四面体時の結合角109.5度より少し小さなります。
(実は上の図の変な矢印にはそういう意味がありました)

もちろんその効果は非共有電子対が多いほど高くなるので実際の結合角は…

109.5°>アンモニアの結合角>水の結合角

となる事は想像に難くないでしょう。
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