混成軌道について

CH4、NH3の混成軌道がわかりません
炭素がsp3混成軌道なのはわかります

No.3 回答者： EZWAY 回答日時： 2021/07/04 01:07

そもそもの話として、「炭素がsp3混成軌道なのはわかります」の記述からしてな〜んにもわかっていないことが明白です。

炭素原子が結合を作るときに、その結合の数や方向などを説明するための考え方が混成軌道です。別に、炭素がsp3混成というわけではありません。sp2やspの炭素も存在します。

＞CH4、NH3の混成軌道がわかりません
何がわからないのでしょうか。それらがsp3であることは習うはずですし、教科書でも見ればわかります。また、電子配置からもわかります。
一体どのレベルでわからないと言うのでしょうか。わからないレベルによって説明のレベルも違います。
「炭素がsp3混成軌道なのはわかります」と言う誤った認識を持っているなら、基底状態の原子軌道について勉強してから出直した方が良いと思います。

No.2 回答者： psa29 回答日時： 2021/07/03 19:28

>dsp3かd2sp3かはどう見分けたらよいですか

No.1で回答した通り、炭素原子や窒素原子は、結合に主量子数２の
軌道を使います。
主量子数２の軌道にはd軌道は存在しませんから、炭素原子、
窒素原子では、d軌道を含んだ混成軌道は存在しません。
よって、考慮する混成軌道は、sp、sp2、sp3の3種類だけです。

メタンの炭素原子もアンモニアの窒素原子もsp3混成軌道です。

主量子数１の時はs軌道のみ
主量子数２では、s軌道とp軌道
主量子数３では、s軌道とp軌道とd軌道ですよね。

d軌道を含んだ混成軌道に関しては、質問者さんの今回の質問には
含まれません。

No.1 回答者： psa29 回答日時： 2021/07/03 18:11

NH3の窒素原子もsp3混成軌道で、３つのsp3混成軌道に

それぞれ水素原子が結合し、残り一つのsp3混成軌道に
非共有電子対が入ります。
窒素や炭素と結合する水素原子自体は混成軌道を作らず、
1s軌道で結合します。

CH4（メタン）の４つの水素原子は、どれも等価です。
よって、正四面体の中心に炭素原子が位置し、正四面体の
４つの頂点に水素原子が結合します。これが観測から
判明したメタンの形です。
炭素原子も窒素原子も結合には主量子数２、つまり
1つの２s軌道と３つの２p軌道が使われます。
そのまま結合すると考えると、４つが等価であるとの
観測結果と一致しません。
それ故、混成という概念が考え出されました。
1つの２s軌道と３つの２p軌道を足して平均化する。
４つの軌道を使って混成するので、生じる軌道は
同じく４つとなる。軌道の数は混成に使った軌道数と
完成した混成軌道の数は、必ず同じになります。

よって、sp3混成軌道が4本できる訳です。
メタンは、４本全てに水素原子が結合し、
窒素の場合は、３つが水素原子と結合し、
残り一つが非共有電子対となるのです。

この回答へのお礼

ありがとうございます
dsp3かd2sp3かはどう見分けたらよいですか

お礼日時：2021/07/03 18:27