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http://nodaiweb.university.jp/chemistry 第4回 化学結合(1)

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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