No.2ベストアンサー
- 回答日時:
炭素の原子価は4ですよね。
例えば、CH4のメタンは炭素原子を中心に水素原子が正四面体の
頂点に位置し、結合角は109.5°ですよね。ですから4本の結合は等価です。
ところで、炭素の結合に関与する主量子数2の原子軌道は1つのs軌道と
3つのp起動ですよね。
軌道の数は合計4つで合っていますが、全てが等価という実験事実と
合いません。
そこで考え出されたのが混成という概念です。
1つのs軌道と3つのp軌道とを足して平均化する。
それをsp3軌道と言いますよね。元々4つの軌道を用いているので
等価なsp3軌道が4つ生じるので、実験事実に合わせることができます。
C2H6の炭素原子は、4つの原子と結合しているのでsp3混成軌道ですね。
C2H4,つまり H2 C=CH2の炭素原子は3つの原子としか結合して
いないので、1つのs軌道と2つのp軌道の合計3つの軌道から
等価なsp2混成軌道を3つ作り、残り1つのp軌道を用いて二重結合を
形成しています。3つのsp2は等価なので、同一平面状に120°の角度に
なります。
C2H2の炭素原子は同じように考えると、2つの原子としか結合して
いないので、sp混成軌道となります。
sとp、一つずつ2つの軌道の混成なので、sp混成軌道が2つ出来ます。
それらは等価なので、180°で反対向きに位置します。
分子の形状としては、直線形状となります。
炭素原子に注目すると、2つのp軌道が残っているので、
それでπ結合を生じます。
三重結合の内、一本はsp混成軌道によるσ結合。
残りの2本は、上記p軌道を用いたπ結合です。
H2 C=CH2の二重結合の場合は、1本がsp2混成起動を用いたσ結合。
残りの1本がp軌道を用いたπ結合となります。
炭素原子が何個の原子と結合しているのか?が一つの判断基準。
結合していなくても孤立電子対は1つと考える場合が多くあります。
水はH2Oで、もしOがsp混成軌道ならば、HーOーH は直線
形状になるはずですが、実際には折れ曲がっています。
つまり、Oがsp混成ではなく、むしろsp3混成であろうと
考えられると思います。
No.3
- 回答日時:
じゃあ、s軌道1つとp軌道1つからsp混成軌道ができることもわかるはずです。
それがわからないということは、自分ではわかったつもりでいるsp3などの意味をわかっていないことになります。つまり、それをわかっているというのであれば、2や3が軌道の数を意味することも含めてわかっているはずだからです。
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