A 回答 (3件)
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No.3
- 回答日時:
教科書にはいろいろ書いてあると思いますが
要はs軌道とn(1から3)のp軌道が、単純に足し合わせて、spn(1から3)が新たにできると解釈すればいいかと思います。
sp3にならない時は二重結合を作るため(σ結合とπ結合が理解できてれば意味がわかると思います)、sp2とp軌道になったり、カルボカチオン(CH3+)ではsp2と空のp軌道になったりします。
No.2
- 回答日時:
周期表第二周期では1s以外に2s軌道1つと2p軌道3つを考えることが出来ます。
これら4つの軌道は互いに直交していて(p三つは目で見て分かるようにx、y、z方向と互いに直交していますが、sとpが直交しているのはベクトルの内積を考えて下さい)相互作用がありません。
この四つの軌道は直交さえしていれば(内積を取れば)組み替えてまた別の組み合わせにしても構わないのです。
それが量子力学の考え方。
内積と言いましたが実際には波動関数同士の積分なんですが難しすぎるので忘れましょう。^o^
そこでライナス・ポーリング先生(ノーベル化学賞・平和賞)みたいな偉い先生が出てきて、この四つを振り分ける方法を考えてくれたのです。
四塩化炭素やメタンは正四面体の各頂点で他の原子と結合しているsp3が四つに組み替えます。この内積がまたゼロなんですなー。
二重結合がある場合xy平面内の正三角の頂点で結合していて(sp2)あとこの平面と垂直なz方向に2pzが1個。
アセチレンなんかですとx軸の+方向と-方向に向いたspが2つとy方向z方向を向いた2pyと2pzがあることになります。
さて絵を探そう:
あ、wikiにある、?、何だか重いなー(汗
m(_ _)m
参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B7%B7%E6%88%90% …
No.1
- 回答日時:
炭素原子が、4本の共有結合をつくる場合に、2s軌道で1本+2p軌道で3本の結合をつくるよりも、それらの軌道を混ぜ合わせて、sp3混成軌道をつくり、それを使って4本の共有結合をつくるのが、全体としてはもっとも安定になると言うことです。
ただし、sp3混成軌道というのは四塩化炭素やメタンが4本の等価な結合をつくると言うことを説明するための考え方の1つであり、他の理論との整合性もあることから、広く認められている考え方であると理解して下さい。
決して、2sや2pの軌道が混ざり合って、混成して、そこに塩素原子がやってきて・・・ということがこの順番で起こっているわけではなく、実験結果(あるいは実際の分子の構造)を説明するために、「このような順序で考えている」だけです。
ただ、おそらく、上の説明ではまだわからないと思いますので別の視点でも説明します。すなわち、基本的には電子同士の反発が最小になる構造が安定です(例外もありますが)。炭素原子が4本の共有結合をつくると言うことは、結合電子対(共有電子対)が4組存在することになります。そうしますと、それらの電子対の間には反発力がはたらきます。結果的に、4組の電子対が空間的にもっとも離れようとします。その形こそがまさにsp3混成です。sp3混成が安定である理由はこのあたりにもあります。
このように考えれば、四塩化炭素の炭素は4本のシグマ結合を形成しており、それが空間的にもっとも離れるのはsp3混成の形になったときであるので、四塩化炭素はsp3であると考えればよいことになります。
ただし、この考え方ではパイ結合を除外して考える必要があります。
ちなみに、アンモニアの場合にはシグマ結合は3本ですが、孤立電子対があり、電子対の反発を考える際には、その孤立電子対についても考慮する必要がありますので、混成はsp3ということになります。
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