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大学レベルのことなのですが、
「酸素原子は2個の不対電子を持っており、二つの結合を作る」
とありました。ここで言う不対電子とは高校化学のそれと
同じ認識でいいのでしょうか。
主、方位、磁気、量子数は大学で習ったのですが、
それとは関わりがありますか?

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A 回答 (5件)

補足です。


炭素の基底状態では、2s軌道に2電子、2px、2py(これは便宜的なものですが)に各1電子が入っていると考えます。
そして、炭素が4本の結合を作る場合には、2s軌道の電子のうちの1個が2pz軌道に昇位することによって、不対電子が4個になり、それらが結合を作ると考えます。
(ただし、これは考え方の順序だけの問題で、実際に「昇位した後に結合ができるという順番」になっているというわけではないようです)
仮に、炭素が4本の結合を形成する場合には、しばしば、2pz軌道への昇位後に、sp3混成軌道を形成し、そこに入っている4個の不対電子が結合に使われると「考えます」。そうすると、メタンのような正四面体型構造がうまく説明できます。

補足のところで、2spxなどのように書かれていますが、基本的な軌道の名称は、2s,2px,2py,2pzであり、sp3、sp2、spなどというのは混成軌道の名称です。
上記の軌道の中で電子対が収まっているのは2sのみです。そして、2pzは空軌道になっています。
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No.2です。


補足に関しては、No.3で書いていただいているとおりです。

それだけでは寂しいので、出てきたついでに少し書きます。

炭素に関しては、「基底状態」では、2sに電子対がありますが、これは固定されたものではなく、その電子対をばらして、結合に使った方がエネルギー的に有利になるのであれば、それが結合に使われることはあります。
そうなると、電子対1個から2個の不対電子が生じますので、新たに2本の手が生えてくる勘定になります。
通常は、上記のように電子対がばらけて、4本の結合を作ります。

この回答への補足

では、電子4つが2spx、2spx、2spy、2spzに収まっている場合は
2spxのみ、対になっているということでいいのでしょうか?

補足日時:2006/09/11 12:06
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>w-palaceさんへの補足へ


w-palaceさんでないので恐縮ですが。
その通りです。
同様に考えると炭素原子は腕2本、窒素原子は腕3本というようになっていきます。炭素腕2本じゃないだろ、と思われるでしょうが、これについてはまた講義で習われることと思います。
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この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。
仰るとおり「炭素が腕2本?」
という感じですが、まだ予習段階での疑問なので
講義を受けそれから検討してみます

お礼日時:2006/09/10 17:44

不対電子に関してはNo.1のご回答のとおりだと思います。



量子数とは関係があります。1s,2s,2pなどの軌道を習ったでしょう?
それらはその軌道の量子数と対応しています。
原子の基底状態というのも習ったはずですが、その基底状態の電子配置において、対になっていない電子を不対電子と考えれば良いでしょう。
酸素の場合でも、組み立て原理や、Hund則、禁制率に従って電子配置を考えれば、2p軌道に2個の不対電子があるのがわかりますよね?

この回答への補足

その2個というのは
酸素の最外殻電子の6個のうち2個を2sにいれ、
さらに残り4個を2px 2py 2pzにそれぞれ1個ずつ入れ
残った1個をp軌道の3つのうちどれかに入れると、
二つは軌道の中に1個しかない不対電子であるという認識でよろしいのですか?

補足日時:2006/09/09 12:17
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> ここで言う不対電子とは高校化学のそれと


> 同じ認識でいいのでしょうか。

 「不対電子」とは『対になっていない電子』の事です。高校であろうが大学であろうが,意味は同じで変わりません。

 こういった疑問であれば,ここで聞くよりも図書館に行って「化学辞典」でも引いてみるのが確かですし,勉強にもなります。
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この回答へのお礼

ご指摘ありがとうございます。できるだけ調べる癖をつけて生きたいです。

お礼日時:2006/09/09 12:17

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