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炭化水素のところですべて同一平面上にある分子とはどれか選びなさいとあるんですが、よく分かりません。
すべて同一平面上にある分子とはどのようにしたら分かるんですか?

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A 回答 (4件)

炭素には、SP、SP2、SP3 とありますけど、それらπ結合とσ結合によって、いろんな結合が可能ですよね、その中で構造的に無理なく分子が一つの面の上にあるような、構造のことです。



間違えやすい例ではブタジエンです。
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質問者さんは高校生ですか?



No.1,2,3の方がおっしゃっている,sp○~というのは,大学で習うので,楽しみに待っていてください。

で,高校生レベルで同一平面にあるものを選ぶには・・・

(1)C原子から出ている4本の「単結合」は,正四面体方向に伸びている
(↑これはわかります?教科書に図が載っていると思います。)

(2)C原子が1つ二重結合をもつと,結合が3方向に減り,その方向は三角形になります。
(平面三角形の中心にCをおき,各頂点にむかって結合が伸びている形。そのうち1つが二重結合です。)

(3)C原子が三重結合を持つようになると,結合が2方向になるので,
C原子を中心に,三重結合と,そのほかの1本の単結合が正反対を向きます。

図のイメージがわかなかったら,教科書に載っていると思うので,見てください。

あと,必要な知識は,

(4)二重結合は回転しない。(高校生はこう覚えていいです)

そうすると・・・・

・メタンCH4は単結合のみですので(1)より立体的な分子

・エタンCH3CH3も単結合のみ。
 (1)より四面体形の-CH3と-CH3がつながっているので,コレも立体的。

・エチレンCH2=CH2は,二重結合を持っています。
 (2)より,それぞれのCが平面三角形の方向に結合を持っていて,
 その=CH2と=CH2が二重結合でつながっています。
 よって,(4)より全体としても同一平面状にすべての原子が乗ります。

・プロペン(プロピレン)CH2=CH-CH3は2重結合を持っていますが,
 同様に考えていくと,左から3つ目のCは単結合のみで,四面体方向に結合を持ち,
 最後の3つのHが広がってしまうので,
 「すべての原子」は同一平面上に乗りません。
 (CH2=CH-Cまでは同一平面です)

・アセチレンCH≡CHは,三重結合ですので,(3)より,
同一直線上にすべて乗ります。


ん~文章で表すのは難しいですね。

1cm角の消しゴムと(C 原子の代わり)と,爪楊枝で分子の模型を作ってみてください。


結局どのようにしたら分かるのかというと,
実際の分子の形を,(1)~(4)のルールにのっとって,頭の中で組み立てて判断するのですよ。
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基本的な事項としては、これまでのご回答に書かれていますように、sp2混成の原子(すなわち二重結合を形成している原子)に結合している原子同士は同一平面上にあります。


たとえば、CH2=CHCH3において、CH2=CHCまでは同一平面上にあります(左側の2個の炭素は二重結合に使われておりsp2混成です)。しかし、右に書いたメチル基の炭素はsp3混成(二重結合や三重結合に使われていない)なので、それに結合している3個の水素は同一平面には来ません(1個は来るかもしれませんが・・)。

これ以外にも、ベンゼンは平面状ですし、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、アルデヒド基等も平面状です。したがって、ニトロベンゼンは平面状です。
三重結合があればsp混成で直線状になりますが、直線状になるということは、それらが同一平面に含まれることになります。

また、例外的なものとして、アレン(CH2=C=CH2)は平面状ではありません。

後半の部分に関しては、ここで説明できるだけのスペースはありませんし、図を使わない説明は困難ですので省略します。有機化学の教科書を参照して下さい。

一応、参考URLも上げておきます。

参考URL:http://ce.t.soka.ac.jp/stereo/Ch1/ch1j.html
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二つの炭素原子が2重結合でつながっているものです。



CH2   CH2
  < C=C >
CH2   CH2

二重結合はSP2混成軌道だと思います。
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Q原子は同一平面上にあるか?

分子を構成する原子が同一平面上にあるかどうかについて
大学入試で問われることがありますが、これは単純に覚える
しかないのでしょうか?
本当は確たる根拠があるのでしょうが、試験場で答えるときに簡単に答えが出せる規則などがあれば教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

有機の範囲ですか?

まず、ある炭素原子に、四つの原子が結合していたら、原子は立体的に配置されますので、
分子を構成する原子がすべて、同じ平面上にあるには、一つの炭素原子に結合できる原子の数は、3以下になります。

炭素原子は手が四本ありますから、結合する原子が3以下ということは、炭素原子は二重結合か三重結合で結合していなければなりません。

これを満たす分子で、構成するすべての原子が同一平面上にある物には、ベンゼンとか、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドなどがあります。

大体は、たぶんこれで解けると思いますけど、入試の出題傾向によっては、
どんな結合をすると、立体的にどうなるか、
どんな官能基が、立体的にどうなるか
また、どのような原子が(立体的に見て)どのような結合の仕方をするか
といったことを調べておいた方がいいかもしれません。

立体的な構造の根拠は?と聞かれると、edogawaranpoさんのおっしゃるように、sp2とかsp3とか、電子の軌道配置の知識が必要になりますけど、今の課程でも普通の学校では習いませんよね?
大学の教養レベルですし、すこし難しめの参考書には多少記述がありますから、調べてみるのもいいかもしれません。

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炭素原子は手が四本ありますから、結合する原子が3以下ということは、炭素原子は二重結合か三重結合で結合していなければなりません。

これを満たす分子で、構成するすべての原子が同一平面上にある物には、ベンゼンとか、エチレン、アセチレン、ホルムアルデヒドなどがありま...続きを読む

Q有機化学についてです。

大学受験生です。

2つあります。

・問題を解いていて「全ての原子が同一平面上に存在する物質をえらびなさい」という問いをみるのですが、全ての原子が同一平面上に存在する条件というのは何でしょうか?

・「アセチル化」の定義とは何でしょうか?

どなたか教えていただけますか?

Aベストアンサー

>問題を解いていて「全ての原子が同一平面上に存在する物質をえらびなさい」
>という問いをみるのですが、全ての原子が同一平面上に存在する条件というのは
>何でしょうか?

入試問題の有機化学で、そういう問題が出てきたら、
C=C(二重結合している炭素達)を探して下さい。
二重結合している炭素達に直接結合しているものは同一平面上にあるはずです。
例えばエテンは

  H H
  | |
  C=C
  | |
  H H

となっていますよね。
まずC=Cを見付けます。
それらに直接結合しているものは同一平面上にあるので、
この場合は全ての原子が同一平面上にあることになります。
例えばブテンの場合(ややこしくなるので今度は水素を省略します)、

  C     C  C     C      C-C
  |    | |    |    |
  C=C  C=C  C=C  C=C
    |          |
    C           C
   (1)   (2)   (3)   (4)

の4種類がありますが、
炭素原子が同一平面上にないものが一つあります。
(4)の1-ブテンの一番右上の炭素だけ別平面になります。
C=Cに直接結合されていないため、そういうことになるのです。
ただσ-bondはくるくるまわるので、同一平面上にあることもあります。

>問題を解いていて「全ての原子が同一平面上に存在する物質をえらびなさい」
>という問いをみるのですが、全ての原子が同一平面上に存在する条件というのは
>何でしょうか?

入試問題の有機化学で、そういう問題が出てきたら、
C=C(二重結合している炭素達)を探して下さい。
二重結合している炭素達に直接結合しているものは同一平面上にあるはずです。
例えばエテンは

  H H
  | |
  C=C
  | |
  H H

となっていますよね。
まずC=Cを見付けます。
それ...続きを読む

Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
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そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
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電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

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QL体とD体

糖はD体、アミノ酸はL体の異性体で構成されますが、異性体のD体とL体の見分け方を教えてください。

Aベストアンサー

 構造式を見てDとLを見分ける方法についての質問と解釈して解答します。
 D、L表示法は糖やアミノ酸の絶対配置が求められる以前からある表記法です。(+)-グリセルアルデヒドにD、(-)-グリセルアルデヒドにLを接頭 辞としてつけます。DかLか見分けたい化合物(糖やアミノ酸)に含まれる不斉炭素のうち、IUPACルールにおいて最も番号の大きい不斉炭素の絶対配置がD-(+)-グリセルアルデヒドと等しい場合にD体とし、L-(-)-グリセルアルデヒドと等しい場合をL体とします。因みにD-(+)-グリセルアルデヒドはFischer投影式において、上がCHO、右がOH、左がH、下がCH2OHとなる構造です。
 もうひとつ言っておくと、L体の糖やD体のアミノ酸もちゃんと存在します。血液型を決める多糖の構成成分にはL-フコースがあり、哺乳動物の脳にはD-セリンとD-アスパラギン酸が存在し、脳の高次機能に関係しているのではないかと考えられています。

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q二酸化硫黄 SO2 の構造について

SO2 は配位結合が関係している、と聞いたのですが、どのような構造
になりますか?SO2は配位結合が関係していて、折れ線形で、極性分子だと聞きました。どういうことか、さっぱりわかりません。
すみませんが、詳しく教えてください。

Aベストアンサー

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも二重結合になっていて、配位結合はありません。それに対して、電子式(b)では、片方のSO結合は二重結合ですが、他方の結合が配位結合になっています。

電子式(a)と電子式(b)のどちらが正しいのか?については、少し難しい話になるのですけど、#1さんのリンク先にあるウィキペディアの解説によると、
・二酸化硫黄 SO2 の電子式は配位結合を使わないで電子式(a)のように書くのがよい
・オゾン O3 の構造式は配位結合を使ってO=O→Oのように書くのがよい
ということになります。

「電子対反発則」を使うと、SO2分子が折れ線形になることを、SO2の電子式から説明できます。電子対反発則についての簡単な説明は、ネット検索ですぐに見つかると思います。電子対反発則にそれほど精通しなくても、
・H2Oの電子式から、H2O分子が折れ線形になることを説明できる
・CO2の電子式から、CO2分子が直線形になることを説明できる
ようになれば、SO2分子が折れ線形になることを、電子対反発則から説明できるようになります。

SO2が極性分子になることは、「二酸化炭素 CO2 が極性分子に“ならない”こと」が理解できれば、これらの分子の形から簡単に分かると思います。

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも...続きを読む

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q原核生物と真核生物の違い

原核生物と、真核生物の違いについて教えてください(><)
また、ウイルスはどちらかも教えていただけると嬉しいです!

Aベストアンサー

【原核生物】
核膜が無い(構造的に区別出来る核を持たない)細胞(これを原核細胞という)から成る生物で、細菌類や藍藻類がこれに属する。

【真核生物】
核膜で囲まれた明確な核を持つ細胞(これを真核細胞という)から成り、細胞分裂の時に染色体構造を生じる生物。細菌類・藍藻類以外の全ての生物。

【ウイルス】
濾過性病原体の総称。独自のDNA又はRNAを持っているが、普通ウイルスは細胞内だけで増殖可能であり、ウイルス単独では増殖出来ない。



要は、核膜が有れば真核生物、無ければ原核生物という事になります。

ウイルスはそもそも細胞でなく、従って生物でもありませんので、原核生物・真核生物の何れにも属しません(一部の学者は生物だと主張しているそうですが、細胞説の定義に反する存在なので、まだまだ議論の余地は有る様です)。



こんなんで良かったでしょうか?

Q元素と原子の違いを教えてください

元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Q主生成物と副生成物

今日、化学の授業の時間に有機化学のどこかの大学入試問題を解いていたのですが、問題文に「主生成物は○○、副生成物が××…」というような問題文で誰かが、「主生成物には水素が…だから…」と言っていましたが聞き逃しました。おそらく問題を解く時のテクニックだと思います。もしそういう法則があるのなら、教えてください。

Aベストアンサー

高校有機化学で「水素が」というシチュエーションでしたら、「マルコフニコフの法則」でしょうか。
マルコフニコフの法則とは、アルケンに付加反応が起こるとき、アルケンの水素原子が多い側に水素原子が付加すると言うものです。
プロペンに塩化水素が付加する場合
CH3-CH=CH2 + HCl → CH3-CH2-CH2Cl または CH3-CHCl-CH3
ですが、
二重結合の両側の炭素のうち水素原子の多い右側の炭素に水素が、真ん中の炭素に他方が付加した、2-クロロプロパンの生成が主になります。
「富めるものはますます富む」と表現されます。


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