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授業で分子軌道法について習ったのですが、酸素分子を考える時に2つの酸素原子がどうして混成軌道をとらないのかがわかりません。
ネットでいろいろと検索してみたところ「分子軌道法は混成軌道の考え方と馴染まない」という記述を見つけましたが、そうなのであればCH4などは分子軌道法では説明できないのでしょうか?

A 回答 (4件)

>「分子軌道法は混成軌道の考え方と馴染まない」


わたしは正しいと思います。
そもそも混成軌道は、例えば炭素では1つの2sと3つの2pを組み替えて、有機化合物の構造を「量子論」と矛盾無く化合物の形を説明するために故ライナス・ポーリング先生達がお考えになったいわば便法です。
もちろん原子軌道(AO)の組み合わせで分子軌道を造る場合が論理的に説得力がある場合があります。
例えばベンゼンの六つのp(z)を三つの結合軌道と三つの反結合軌道に組み替えてベンゼン環の芳香族性を説明する場合、混成されていないp軌道を用い、σ軌道面と垂直な原子軌道だけを使っていますから、他の分子軌道法と大きな差がありません。
「どこがなじまないか」それは分子軌道は原子軌道の組み替えで出来るわけで、既に組み替えたあとの「sp3などの原子混成軌道」を「基礎」に使う必要は全くなく、混成させる元は、大本の原子軌道からでよい。
つまり混成軌道を使った分子軌道は「屋上に屋を重ねる」形になって居るからです。
現在の分子軌道法の計算法は混成軌道を基礎にしては居ません。その必要性はないからです。そのようにして出て来る結果が、混成を用いて考えた結果と同じであるからと言って、混成から分子軌道を造る理由は全くありません。
m(_ _)m
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この回答へのお礼

わざわざ詳しい回答をありがとうございます。もやもやしていたのが吹っ切れ、とてもよく理解できました。

お礼日時:2006/04/30 23:42

分子軌道法では、酸素原子と電子を別にあつかいます。

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混成軌道というのは原子軌道であり、炭素のsp3混成軌道に、Hの1s軌道を足したものが、分子軌道の1種であるということだと理解しています。



一言で分子軌道法と言っても、いろいろな種類(あるいは計算法)があります。上述のような、原子軌道を足し合わせるような乱暴な方法は分子軌道法の本質ではないという考え方なのでしょうか。わかりませんが・・

いずれにせよ、sp3混成軌道を使う考え方は、特に有機化学において重要であり、それも一つの立派な説明だと思います。

いくら理論的に正しい(と思われる)式を作っても、それが現実と合わなかったり、計算不能であったりすれば、あまり役に立たないと思います。
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この回答へのお礼

酸素原子2つが分子を作るときに混成軌道をつくらず3つの2p軌道が合わさることによってσ,π結合をつくるということが不思議だったんですが・・・。でも別ものだったんですね。ありがとうございました。

お礼日時:2006/04/30 23:38

分子軌道法はあくまでそういう考え方,混成軌道はそういう考え方,というだけです.


混成軌道の本質は分子軌道法の結果で説明することはできます.
モデルが違うというだけのことです.
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この回答へのお礼

なるほど。別物としてとらえればいいわけですね。ありがとうございました。

お礼日時:2006/04/30 23:32

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Q酸素分子について

ネットで調べものをしていると、
 「酸素分子の分子軌道は、2p軌道の計8個は、もともと対になっている4個(2組)と共有されて対になった2個と、対になっていない2個という配置になる」
という文章を見つけたのですが、(ウィキペディア)

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対にならないとしたら、酸素分子は、 O2^2- (マイナス2価)
になってしまうのではないでしょうか?

よろしくお願い申しあげます。

Aベストアンサー

質問の意味がわかりません。軌道と点電子構造の関係性は主に主量子数のみ考えるべきだと思います。

酸素原子は

1s^(2)、2s^(2)、2p^(4)
=K殻に2個、M殻に6個

であり、等核二原子分子になる際に(酸素分子)、s軌道とp軌道が混成します。結合の数は、結合次数で決まります。

酸素分子

δ1s^(2)、δ※1s^(2)、δ2s^(2)、δ※2s^(2)、π2pz^(2)、π2px^(2)、π2py^(2)、π※2px^(1)、π※2py^(1)


結合次数=(結合性軌道にある電子数-反結合性軌道にある電子数)÷2
    =(10-6)÷2
    =2

点電子構造
 ‥ ‥
:O=O:

よって、二重結合で安定化します(オクッテド則)。
以上より「対になっていない2個という配置になる」というのはπ※2px^(1)、π※2py^(1)のことです(フント・パウリの規則)。

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m(_ _)m

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まず、簡単に水素原子2つから水素分子1つができる過程を考えます。
それぞれの水素は1s軌道に電子を1つずつ持っています。
この2つの1s軌道は相互作用し、エネルギーの異なる2つの軌道ができます。
このときエネルギーの低い方の軌道は、2つの軌道の電子波の位相(波動関数の符号)を合わせて重なります。
すると重なった部分(2つの原子間)の電子密度が高くなり、この軌道の電子は2つの原子核を引き寄せ結合を生成しますから、「結合性軌道」と呼ばれます。
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