ウォーターサーバーとコーヒーマシンが一体化した画期的マシン >>

ベンゼンでは6個の結合が等価ですが、ナフタレンには2種の炭素-炭素結合があるのですが、なぜなのかうまく説明できません。
納得いくような説明をできるかた教えてください。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (5件)

 


rei00 です。

お礼拝見して補足です。

> ナフタレンのπ電子雲や共鳴構造と何か関係があるんでしょうか?

 もちろんです。「炭素-炭素結合の性質」や「各原子の性質」はそこに存在する電子によって決まります。この電子の状態を考えやすくする方法の一つが共鳴構造です。

 まづ最初に,「結合の性質」を考える場合には,その結合上の電子の状態(電子密度など)が問題になります。「電子密度が高い(低い)」→「核と核をつなぐものが多い(少ない)」→「結合が強い(弱い)」という事です。

 では今の場合,どうなのかですが。取りあえず,シクロデカペンタエン(ナフタレンの2つの環をつないでいるC-C結合を切った構造)を考えて下さい。この構造では全てのC-C結合は同じで 1.5 (=4.5/3) 重結合になります。

 さて,今切ったC-C結合をつなぐと何が起こるでしょうか。当然,σ結合が1つできます。ただ,これは今の場合は関係ありません。

 その他には? そうです,新たに生じたC-C間にもπ電子が流れ込んでπ結合が生じますね。では,このπ電子はどこから来たのでしょうか。その近辺に存在していた電子ですね。つまり,新たなπ結合を作ることで,その近傍のπ電子密度は低下します。

 π電子密度が低下するという事は,その部分が若干プラスになるという事です。プラスの部分の隣にはマイナスができますね。ですので,隣はπ電子密度が増加します。この増加した電子密度は,プラス部分とは逆側のπ電子によります。そのため,その部分ではπ電子密度が低下します。・・・・以下繰り返しですね。

 最後に,π電子密度が増加(低下)するという事は,その部分のC-C結合がシクロデカペンタエン(4.5/3 重結合)よりも強く(5/3 重結合)なったり,弱く(4/3 重結合)なるという事ですね。


 いかがでしょうか。なお,これはあくまでも定性的に説明しただけです。それと,どちらかと言うと量子化学は苦手な私です(教科書を読みながら回答しています)ので,厳密には違っているかもしれません。ご自分でもシッカリ考えてみて下さい。
 
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございます。
また考えてみます。

お礼日時:2001/07/27 16:08

 


rei00 です。

 補足拝見しましたが,これは,ナフタレンに2種類(?)の結合がある事がわかれば簡単です。

 先の共鳴を用いた私の説明で,C(1)-C(2) 間は 5/3 重結合,C(2)-C(3) 間は 4/3 重結合になりますね。つまり,C(1)-C(2) 間は C(2)-C(3) 間よりも電子密度が高く,強い結合をしています。したがって,C(1)-C(2) 距離は C(2)-C(3) 距離よりも短くなります。質問内容では,「γ12=0.1365nm γ23=0.1404nm」ですから合っていますね。


plo_olq さん
> つまり4種類の結合があると思います。

 やっぱり手抜きはいけませんね。質問が2種類となっていたので,それ用の説明をしたのですが,おっしゃる通り本当は4種類だと思います。

 今実際の構造が調べられなかったので,「Chem 3D Pro」付属の「MOPAC」で PM3 計算を行なってみました。得られた結合距離は次の通りです。

 C(1)-C(2), C(3)-C(4), C(5)-C(6), C(7)-C(8)   1.369 A
 C(2)-C(3), C(6)-C(7)             1.414 A
 C(1a)-C(4a)                 1.410 A
 C(1a)-C(1), C(4)-C(4a), C(4a)-C(5), C(8)-C(1a) 1.421 A
   (A はオングストロ-ム)

 この差が問題になるかどうかはわかりませんが,4種類存在するのは確かでしょう。問題では後者の3つ(1.414 A, 1.410 A, 1.421 A)を一纏めにして2種類といっている様ですね。
 
    • good
    • 0

ナフタレンの炭素-炭素結合は、2つだけなんでしょうか?


ちょっと疑問に思いまして、書き込みます。

rei00さんは共鳴理論での回答をされていますが、
私は、ちょっと違う考えをしています。
(いや、共鳴理論が間違っているというわけではないので、)
(聞き流していただいても結構です。)

ベンゼンの場合、全ての炭素が同じ条件でありますから、
その炭素同士が等価な結合であるといえますし、実際その通りです。

しかし、このナフタレンの場合は状況が異なります。
水素との結合を持つものと炭素同士の結合のみのものが存在しますね。
さらに、電気陰性度から最終的なナフタレンの電子密度を考えると、
3種類の炭素が考えられます。

A:真ん中の水素のついていない炭素
B:1位と呼ばれる部位の炭素(4位、5位、8位も同じ)
C:2位と呼ばれる部位の炭素(3位、6位、7位も同じ)

この3つです。

この3つの炭素の組み合わせは、
A-A A-B B-C C-C
の4種類です。

つまり4種類の結合があると思います。

私はこちらの方がしっくりくるのですが。
ナフタレンの各結合の実測値っていくらになっていますか?
まだ調べていないので・・・誰か教えてください。

この回答への補足

ナフタレン分子の結合距離はC(1)-C(2)は0.1365nm C(2)-C(3)は0.1404nmです。
実はこれも解けなくて困っている問題のひとつで(問題は下記のようなものです)
「ナフタレン分子で次の結合距離が知られている。γ12=0.1365nm γ23=0.1404nm この違いを分子の安定化に寄与する共鳴構造を考えて説明せよ。」

rei00さんの解答でなんとなく理解できたのですが、なんとなくで、しっくり行きません。

補足日時:2001/07/27 15:52
    • good
    • 0

rei00さんから丁寧な回答があると思いますが、以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「有機化学シケプリ:ひゅっける追加」
この説明はrei00さんの回答を図示しただけかもしれませんね?

以下の成書も参考になりますでしょうか?
===================================
フレッシュマンのための化学結合論/M.J.Winter…[他]/化学同人/1996.11 
基礎化学結合論/小林常利/培風館/1995.3 
クールソン化学結合論/下/R.マックィーニ[他]/岩波書店/1983.6 
クールソン化学結合論/上/R.マックィーニ[他]/岩波書店/1983.4 
化学の原典/2/日本化学会/東京大学出版会/1975
化学の原典/1/日本化学会/東京大学出版会/1975
化学結合論/M.オーチン,H.H…[他]/培風館/1974 
量子化学/マレル,ケトル,テッ…[他]/広川書店/1973 
初等化学結合論/G.I.ブラウン[他]/培風館/1973 
化学電子/R.E.プレス[他]/広川書店/1971 
化学結合論/D.J.Royer[他]/東京化学同人/1969 
化学結合論入門/ライナス・ポーリング…[他]/共立出版/1968 
分子の造型/Linus Paul…[他]/丸善/1967 
化学結合論入門/Fritz Seel…[他]/東京化学同人/1967 
化学結合論/クールソン[他]/岩波書店/1963 
化学結合論/ポーリング[他]/共立出版/1962 
========================================
可能であれば名著ポーリングの「化学結合論」がお勧めですが、図書館等で見てください。

さらにネットで「ナフタレン 共鳴 構造」等で検索するとHitします。

ご参考まで。

参考URL:http://www.gavo.t.u-tokyo.ac.jp/~hosoyama/report …
    • good
    • 0

 


 ナフタレンの極限構造式(3つあります)を全て書いてみて下さい。

 その上で,各結合が何重結合かを求めてみて下さい。極限構造式2つで二重結合で残りの極限構造式1つで1重結合(つまり 5/3 重結合)になるC-C結合4個と,2つが1重結合で1つが2重結合(つまり 4/3 重結合)になるC-C結合7個があります。

 これでよろしいでしょうか。それともお知りになりたいのは,何故この様な違いが生じるかでしょうか。それでしたら補足下さい。
 

この回答への補足

このような違いがでるかについても知りたいので、教えていただければ幸いです。
自分でも少し調べたのですが、ナフタレンのπ電子雲や共鳴構造と何か関係があるんでしょうか?お願いします。

補足日時:2001/07/26 23:53
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qナフタリンの化学式

ナフタリンの化学式がC10H8になる理由を言葉にできないです。

化学式をC10H10にしたら間違っているということは何となく理解しています。

しかし、言葉として表現できません。

Aベストアンサー

ナフタレンの構造式は以下のような形です。
実際はC原子間の結合はπ結合によるものですが、
便宜上、単結合と二重結合を交互にして表してあります。
Cの数とHの数を数えてください。

Q助けてくださいッ!!明日テストなのですッ!!異性体についてデス…。

どうしてもっと早く質問しなかったのでしょうか…(泣)
実は、化学のテストが明日に迫っています!!そこでわからないところがありまして…。どうか、助けてやって下さいッ!!><o。;
あの…芳香族化合物のナフタレンの水素を2個、塩素に置換した時(C10H6CI2)の配置(+異性体…??)の種類はいったい全部で何種類あるのでしょうか??また、配置はどうなるのでしょうか…??考えてはみたのですが、どうも反対にしたら同じになってしまう配置がいっぱいで、何種類か断定できません;;

どうか、よろしくお願いいたします~ッ!!@o@;

Aベストアンサー

先ずナフタレンの構造式はわかりますね?
ナフタレンの各炭素に下の様に番号をふってみましょう。
 (1) (8)
(2) (9) (7)
(3) (10) (6)
 (4) (5)
取りあえず1つを置換した場合を考えます。
(1)か(2)の2種類しかありませんね。
例(1)=(4)=(5)=(8)
次に(1)と(2)のそれぞれについて、もう1つ置換したものを考えます。
(1)については何種類ありますか?
(2)については?
但し、(2)については
(2)-(1)は当然として
(2)-(4)
(2)-(5)
(2)-(8)
は(1)の時に出てきていますね。
これで、「数え残し」および「重複」はないはずです。

Qわりと緊急です。再沈殿の原理について

再沈殿の原理について知りたいです。ネットで調べてもあまり良いものがなくて、困っています。自分の能力不足なのかもしれませんが・・。再結晶とはまた違うものなのでしょうか?高分子の関係のものと、それとはまた違うものとあるように解釈しているのですが、できれば両方とも教えて欲しいです。

Aベストアンサー

混合溶媒における再結晶と似ています。
溶液に別の溶媒を混ぜて溶解度を低下させて、目的物を沈殿させます。

混合溶媒における再結晶の場合は、結晶が出始めるか出始めないかギリギリのところで溶媒の追加をやめなければなりませんが、再沈殿の場合は溶解度を低下させる溶媒をもっと沢山加えます。

Q硫酸化鉄(II)と過マンガン酸カリウム水溶液の反応式

酸化還元反応の硫酸化鉄と過マンガン酸カリウムの化学反応式がよくわかりません。イオン反応式は作れるのですが反応式を完成させるうえで反応後の物質がわからないので教えてください。

Aベストアンサー

#1です。

>MnO4(-)+8H(+)+5Fe(2+)→Mn(2+)+4H2O+5Fe(3+) です(あってますか)
あと、硫酸酸性の条件です。

反応材料は硫酸鉄FeSO4、過マンガン酸カリウムKMnO4、硫酸H2SO4です。

イオン反応式には存在しても変化しないイオンは現れません。反応式の左辺にあるイオンの相手がそれです。

MnO4ーの相手の K+
8H+の相手の 4SO42-
5Fe2+の相手の 5SO42-
これだけを両辺に足してみて下さい。

右辺には正の金属イオン、負の硫酸イオンが存在します。正と負を組み合わせると化合物が見えてきます。

右辺に来る-イオンの電荷が偶数ですのでK+と5Fe3+の奇数とうまく合いません。全体を2倍しておきます。

左辺だけ書いておきますから右辺を作ってみて下さい。

2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4

Q有効塩素量

ヨウ素滴定によるさらし粉中の有効塩素の定量において、
結果から有効塩素量を出したのですが、理論値を大きくこえてしましました。
これはなぜなのでしょうか?
学生実験でクラス全員がそうなりました。
おしえてください。
これに似た質問の答えではさらし粉が分解されたとか書いてあったのですがよくわかりませんでした。

Aベストアンサー

理論値というのはどういう意味でしょうか?
理論も何も、さらし粉の純度や量から、必要なヨウ素のおおよその量は計算できるでしょうが、それは単なる見積もりであり、実際には実験的に決定することになるでしょう。
だとすれば、理論値云々ではなく、実験結果が主役であり、それに基づいて有効塩素量を計算するはずです。
いずれにせよ、その「理論値」とやらが何なのかがわからなければ問題点もわかりません。何をしたらどうなったかということをもっと具体的に書いて下さい。

Q~単結合・二重結合の長さ?@ベンゼン~

ベンゼンは”正六角形”になっている、と聞いています。
しかし、単結合と二重結合では”単結合の方が長い”、とも聞いています。
これってどういうことでしょう?

構造式を見てみると、ベンゼンは・・・まぁ無理矢理命名すると
『1,3,5-cyclohexatriene』って感じでしょうか。
二重結合と単結合が一つおきにありますよね。

・・・じゃあ、正六角形にならないじゃないですかァ!!(何
どういうことなんでしょう???
どなたか教えてください。お願いします。m(_ _)m

Aベストアンサー

gedo-syosa さん
> 試験では点が取れませんが、好きなんですよ~、化学が。(笑
kawariv さん
> 今は基礎をしっかりと学んでおいて下さい。
 今の態度でシッカリ勉強されていれば,基礎は充分身に付くと思います。と言うか,gedo-syosa さんの質問は,どれも大学生の試験問題にしたい位の化学的に重要な点を付いていますよ。これだけの質問ができる方なら,化学的考え方は充分身に付いていると思います。ですので,高校生を意識せずに説明してみます。


 まづ,以前の質問「QNo.152258 ~Valence Bond Theory~(VB理論)」(MiJun さんの参考 URL のものです)で紹介した「おもしろ有機化学ワ-ルド」(↓)の「基礎有機化学講座」の「7. 構造4  ベンゼン、芳香族性、ヒュッケル則、アヌレン、アズレン」(図12/説明12,別図12)をご覧下さい。

 ここに,siegmund さんがお書きのケクレ構造やデュワー構造が出ています。で,実際のベンゼンはこれらの構造のどれか一つでは説明できない性質(ご質問の結合長もそうです)を持っています。そこで考えられたのが「共鳴」と言う考え方です。

 「共鳴」については「3.基礎2 混成軌道、誘起効果、共鳴効果、共役」(図5/説明5)」に説明がありますが,「原子の位置が変わる事なく,電子の移動のみによって起こる分子内の電荷の分布の変化(とそれによる安定化)」です。わかりにくいと思いますが,ベンゼンで言うと,先の構造のどれかで示される状態ではなく,それらの平均化された状態を取っている,という考え方です。

 では,実際にはどういう状態かを考えてみます。まづ,原子間の結合に2種類(σ結合とπ結合)あります。ベンゼンの炭素原子は全て sp^2 混成軌道で結合していますが,この sp^2 軌道は!の様な形(siegmund さんの表現をお借りしました)をしています。この!の頭同士が重なって出きる結合をσ結合と言い,ベンゼン環のC-C1重結合とC-H1重結合がそうです。各炭素はこれで3つの結合を作りましたが,ベンゼン環に垂直に p 軌道が残っています。この p 軌道は横に2つ並んで結合(π結合)を作ることができます。これでベンゼン環のC-C2重結合ができるわけです。つまり,ベンゼン環の2重結合は(他の場合も同じですが),σ結合1個とπ結合1個から出来ています。

 さて,ここで電子は広い空間を占める程安定化できるという事を思い出して下さい。今,できたπ結合の反対側にも p 軌道が存在します。とすると,ここに新たなπ結合を作れば,電子の占める空間が広くなり安定化できます。実際,新たなπ結合ができます。

 ここで,新たにできた結合部分の電子は,最初に考えたπ結合部分の電子です。ですので,その分だけ最初のπ結合部分の電子密度は低くなります。結合を作っているのは,そこに存在する電子ですから,電子の密度が低くなる事は結合が弱くなる事を意味します。つまり,最初3個のπ結合を作っていた電子で6個のπ結合を作るわけですから,結合1個の電子密度は最初の半分になります。この事を示すのに,0.5 重結合と表現します。つまり,ベンゼン環のC-C間はσ結合1個とπ結合 0.5 個からなる 1.5 重結合があると考えるわけです。実際,C-C間の距離は ANo.#1 で siegmund さんがお示しのように,1重結合と2重結合の中間(つまり 1.5 重結合)になっています。

 このようにベンゼン間のπ結合の電子は,何処か特定の位置に存在するのではなく,全てのπ結合に渡って存在しています。これを明示するために,ADEMU さんがお書きの様に六角形の中に○を書いて示す事もあるわけです。

 いかがでしょうか。書いていくとキリがなさそうですのでこの辺にします。不明な点,間違いなどありましたら,ご指摘お願いします。しかし,良い質問ですね。この回答を書きながら,私も勉強させて頂きました。

参考URL:http://www.geocities.co.jp/Technopolis/2515/

gedo-syosa さん
> 試験では点が取れませんが、好きなんですよ~、化学が。(笑
kawariv さん
> 今は基礎をしっかりと学んでおいて下さい。
 今の態度でシッカリ勉強されていれば,基礎は充分身に付くと思います。と言うか,gedo-syosa さんの質問は,どれも大学生の試験問題にしたい位の化学的に重要な点を付いていますよ。これだけの質問ができる方なら,化学的考え方は充分身に付いていると思います。ですので,高校生を意識せずに説明してみます。


 まづ,以前の質問「QNo.152258 ~Valenc...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

QLED(発光ダイオード)の電圧降下はなぜ色によって違うのか?

タイトル通りなんですが、LED(発光ダイオード)の電圧降下はなぜ色によって違うのでしょうか?

Aベストアンサー

閾値(しきい値)という言葉があります。物理だけでなく、生物の反応、画像処理など色々なところで使われます。
この場合はダイオードなどPN接合で、電流が流れ始めるときの電圧を差し、閾値(しきい値)電圧、(Threshold Voltage)と言います。

この電圧は金属や半導体の種類、不純物濃度で変化します。LEDの場合、波長の長い赤はエネルギーが低く、電圧も小さな値になります。緑、青など波長が短く高いエネルギーの場合、高い電圧になります。

Qiso(イソ)の意味

炭化水素のイソアミルアルコールなどの“イソ”の意味を教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

直鎖系炭化水素の場合、分子式が同じでも、並び方により
性質が違うことがあります。

たとえばブタン(C4H10)の場合H(水素)を省略して書くと、

 C-C-C-C

こうなりますが、他にも、
    C
    |
 C-C-C

こういうタイプもあります。
このように枝分かれしている物を「イソ」と呼びます。

***

余談ですが、ガソリンのオクタン価は、ガソリンに含まれる
オクタンのうち、枝分かれしている物の比率を示した数字です。

Qナフタレンについて

ナフタレンは固体からいきなり気体になるのですか?資料集などをみると融点と沸点が記載されていて、ということは液体状態が1気圧下でも存在するのかと思いまして。または昇華する温度のことを融点というのでしょうか。そこのところ詳しい方、教えて下さい。

Aベストアンサー

普通に加熱すると融解します。昇華する物質は融点が決まらないということはありません。ドライアイスのようなイメージが強いからそう思うのではないでしょうか。
ナフタレンでなくても防虫剤として利用されている物質は昇華します。溶けると衣類を傷めてしまいますので溶けずに気体になる性質を利用しています。昇華はゆっくりとした変化です。
ナフタレンは最近使わなくなりました。市販の防虫剤をガラスのコップに入れて(アルミホイルでお皿を作って)お湯で暖めてみて下さい。融解することが分かります。


人気Q&Aランキング