お酒好きのおしりトラブル対策とは

勉強していてわからないので、質問させて頂きます。
『SP3混成軌道は、互いに正四面体の頂点方向を向くように配置されるため、互いの角度は109.5度となる』
と本に記述されているのですが・・・

この109.5度というのは、どのようにして出された角度なのか理解できません。

よろしくお願い致します。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (3件)

正四面体の中心角度の求め方はよく出てくる質問です。


以下のホームページを参照してください。
三角関数法とベクトル法による計算方法がでております。
http://www.uja.jp/modules/weblog/details.php?blo …

参考URL:http://www.uja.jp/modules/weblog/details.php?blo …
    • good
    • 0
この回答へのお礼

回答して頂いた皆様ありがとうございました。
わかりやすく理解することができました。

お礼日時:2008/01/05 15:31

>この109.5度というのは、どのようにして出された角度なのか理解できません。


と言われても正四面体の重心位置に(例えば炭素)原子があり、頂点位置に(例えば水素)原子があるとしますと、四つの頂点が完全に等価になり、幾何学的に(例えば)(四つ)あるH-C-Hの角度は皆109.5度に「ならざるを得ない」のです。
これは一直線が180度だったり三角形の内角の和が180度だったりするのと同様、幾何学的な要請から来るので他意はありません。
頂点の位置が同じでない原子種で置換されると、当然この角度からずれてきます。
ジクロロメタンなんかは↓こんな構造
∠Cl-C-Cl 111.783度、∠Cl-C-H 108.27度、∠H-C-H 112度 (原子の重さで振動状態が違うのと、解析に使う波長のせいで有効数字の桁が違います)
どんな構造も大体調べられます。
http://srdata.nist.gov/cccbdb/expgeom1.asp
    • good
    • 0

正四面体の中心角θを計算から求めると、


余弦定理からcos(θ)=-1/3の関係が分かりますが、
この近似値が109.5°になります。
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qsp3混成軌道をとって結合している分子は、どれも軌道のなす角は、109.5°となるのでしょうか?

sp3混成軌道をとって結合している分子は、どれも軌道のなす角は、109.5°となるのでしょうか?

構成する原子によって、角度が、例えば10°とか、大幅に変わることはあるのでしょうか?

構成する原子にかかわらず角度がほぼ変わらないとしたら、私にはとても不思議に思えます。

Aベストアンサー

そりゃそうです。・・・(結合する前の)混成軌道であって結合軌道ではない。
・・
結合したら、そこにある原子核や孤立電子対がかかわって角度が変わる。

水は、sp³混成軌道のうち、二個は孤立電子対だけですが、残り二つは水素原子が入ったシグマ結合になる。孤立電子対は負電荷ですので反発するから、その影響で水素-炭素-水素の結合角は105度程度に歪んでしまう。

Qσ結合、π結合、sp3混成???

こんにちわ。今、有機化学の勉強をしているのですが、よくわからないことがでてきてしまったので質問させていただきます。なお、この分野には疎いものなので、初歩的なことかもしれませんがよろしくおねがいします。

題名の通りで、σ結合、π結合、混成軌道とはどういう意味なのですか??手元にある資料を読んだのですが、全くわからなかったので、どなたかお教えいただければ幸いです

Aベストアンサー

σはsに対応しています。sとsの結合でなくともsとp他の結合でも良いのですが、対称性で、「結合に関与する(原子)軌道が(分子軌道でも良い)結合軸に関して回転対称である」つまり結合軸の周りにどの様な角度回しても変化のない結合です。
πはpから来たもので、結合が「結合に関与する軌道(同上)が結合を含む面内に『一つ』の節を持ち結合軸上に電子密度のないもの」を指します。当然sは使えませんpかdかから作ります。
混成軌道:例えばs1p3の軌道があったときこれらからsp+2×p、sp2+p、sp3のいずれの組み合わせを(数学的に)作っても、どれもが四つの「直交した」軌道になります。
この様に「典型的な」表現から他の数学的に等価な(直交した)はじめの軌道数と同数の軌道を作り出したものです。
もっぱら化学結合の立体特異性を説明するのに使われます。
ライナス・ポーリング先生達が考え出したもののようです。

Qダイヤモンド構造(sp3混成軌道)の結合角

シリコンのダイヤモンド構造の結合角109°28の数学的求め方(計算方法)ってありますか?もしあるのであれば、教えていただけないでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>補足なのですが、この質問も参考にしましたが、この計算方法だと109°47が導かれ、109°28にはなりません。私の参考にしている電子物性の教科書では109°28と書かれています。これは間違いで本当は109°47ということなのでしょうか?

109°47も109°28も、どちらも正解です。
28は28分のことで30分が0.5°なので28分は0.47°となります。
小数点以下の単位が異なる表記になっているだけです。
よって、どちらも正解となります。

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カチオンとアニオンとは?

最近、化学を勉強し始めました。
カチオンとアニオンが分かりません。
テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとありますが、分からないため、それらの結合次数が求められません。
基礎かもしれませんが、どなたか教えてください。

Aベストアンサー

> カチオンとアニオンが分かりません。

 既に回答がありますが,カチオンとは (+) の電荷(正電荷)を持ったイオンの事です。日本語では「陽イオン」と言います。逆にアニオンは (-) の電荷(負電荷)を持ったイオンで「陰イオン」と言います。

 『最近、化学を勉強し始めました。』との事ですので,敢えて注意しておきますが,化学の用語で「プラスイオン」や「マイナスイオン」はありません。上記の様に「陽イオン」または「陰イオン」と言います。

> テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとありますが、

 何か勘違いしていませんか? でなければ,教科書が間違っています。「CN+」や「CN-」の「+」や「-」は正電荷を持っている事及び負電荷を持っている事を示していますから,「CN+」はカチオンで「CN-」はアニオンです。つまり,「CN+ カチオン」と「CN- アニオン」です。

> CNとCNカチオン、CNアニオンの結合次数を求めていますが、使用しているテキストには等核二原子分子しか記載されておらず、異核二原子分子は記載されていません。今求めています。
求め方は違うのでしょうか?

 等核2原子分子でも異核2原子分子でも考え方は同じはずです。同じ様に考えれば良いと思います。

> CN,CN+,CN-の結合次数と結合の強さを考えたかったのですが・・・。

 どの結合の結合次数と結合の強さでしょうか? どういったレベルの話でしょうか? 『最近、化学を勉強し始めました。』との事から,勝手に「炭素・窒素間の結合」についての「初歩的レベルの話」と考えましたが・・・。

 そうであれば,「CN」,「CN+」,「CN-」で違いは無いと考えて良いと思います。それぞれの構造を考えてみれば解るかと思いますので,以下構造について説明しておきます。

 まず,炭素及び窒素原子の電子配置は,炭素:1s(↑↓), sp(↑), sp(↑), py(↑), pz(↑),窒素:1s(↑↓), sp(↑↓), sp(↑), py(↑), pz(↑) となっています。

 ここで,両原子の 1s 軌道の電子は結合には関与しませんので考えなくても良いです。で,両原子の電子1個を有する sp 軌道を使って C-N のσ結合が出来ます。さらに,両原子の py 軌道同士,pz 軌道同士の重なりによってπ結合2つが生じます。結果,CN 間は3重結合になります。

 残った軌道と電子をみると,炭素原子には電子1個の sp 軌道が,窒素原子には電子2個(孤立電子対)の sp 軌道がそれぞれ残っています。炭素の sp 軌道は窒素原子とは反対側,窒素の sp 軌道は炭素原子とは反対側,をそれぞれ向いていますので,結合に関与することはできません。したがって,その電子状態を書くと ・C:::N: となります。これが「CN」と書かれている構造です。ですので,より正確に書けば,炭素上の不対電子も示した「・CN」となります。

 この不対電子が存在する炭素の sp 軌道の電子を取り除いてやれば電子(負電荷)が1個減りますから -(-1) = +1 で「+」になります。これが「CN+」ですが,「+」電荷は炭素原子上にありますので「+CN」と書く方が正確です。

 さて,先の不対電子が存在する炭素の sp 軌道は電子を1個受け入れる事が可能です。ここに電子を受け入れた場合 +(-1) = -1 で「-」になります。これが「CN-」です。「-」電荷は炭素上にありますので「-CN」と書く方がより正確なのは先の「+CN」の場合と同じです。

 如何でしょうか。こうみれば「CN」も「CN+」も「CN-」もCN間の結合に関しては同じですね。勿論,炭素の sp 軌道上の電子の数はCN間の結合に影響が無いわけではありませんが,それを議論するのであれば『最近、化学を勉強し始めました』というレベルではないと思いますので・・・。

> カチオンとアニオンが分かりません。

 既に回答がありますが,カチオンとは (+) の電荷(正電荷)を持ったイオンの事です。日本語では「陽イオン」と言います。逆にアニオンは (-) の電荷(負電荷)を持ったイオンで「陰イオン」と言います。

 『最近、化学を勉強し始めました。』との事ですので,敢えて注意しておきますが,化学の用語で「プラスイオン」や「マイナスイオン」はありません。上記の様に「陽イオン」または「陰イオン」と言います。

> テキストにCN+アニオン、CN-カチオンとあります...続きを読む

Qアミノ酸のL型、D型の区別そ仕方

****CH3
****|
 H2N─ C─COOH
****|
****H 

上の構造式はアラニンですが、これがL型かD型かを判断するのに困っています。
定義では不斉炭素を中心にカルボキシル基を上に書いた場合に、アミノ基が左側にくるのがL型です。しかしこの定義のまま動かしてみると、

   COOH
****|
 CH3─ C─H
****|
****NH2
このようにアミノ基が下になってしまうため、判断に困っています。
アドバイスをお願いいたします。

(注意!:記号*は構造式を書くときに軸をそろえるために付けたものです。)

Aベストアンサー

D型とかL型というのは光学異性体を区別するための記号です。グリシン以外のアミノ酸の場合は、中心の炭素原子に4つの異なる基が結合しているために光学異性が生じます。

炭素原子の4つの単結合は、正四面体の中心に炭素原子があるとすると、正四面体の4つの頂点の方向に向かっています。つまり、実際の形は構造式に描かれるような十字型ではないのです。
(参考)
http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/isei.htm

さて、ご質問のようにアミノ酸の構造式を十字型に描いてある場合は、なんとなく描いてあるのではなく、意味があります。これはフィッシャー投影式といいます。

フィッシャー投影式では、「左右の結合は紙面より手前に出ている」「上下の結合は紙面の向こう側に出ている」というのがルールです。このルールにより、正四面体型の構造を、紙面で表示できます。

アミノ酸をフィッシャー投影式で描いた場合、上にカルボキシル基、下に側鎖を書いたときに、左にアミノ基が来るのがL型、右にアミノ基が来るのがD型です。

では、「上にカルボキシル基、下に側鎖」となっていないときに、どうするかです。フィッシャー投影式のルールから考えると、ご質問のように90度回転させてはいけません。90度回転させると、「紙面の手前」と「紙面の向こう」が逆になりますから、D型がL型に、L型がD型に変わってしまいます。
(180度の回転はOKです)

どうすればよいのかといえば、できることは次の2つです。
(1)3つの基を循環的に入れ替える(いわゆる三角トレード)。
(2)二組の2つの基を、両方同時に入れ替える。

ご質問の上のフィッシャー投影式ですと、上の(1)を適用して、「COOHを上に移動、CH3を下に移動、Hを右に移動」という形で循環的に入れ替えると、左にアミノ基が来てL型であることがわかります。

よくわからなかったら、分子模型を作ってみるとよいと思います。

D型とかL型というのは光学異性体を区別するための記号です。グリシン以外のアミノ酸の場合は、中心の炭素原子に4つの異なる基が結合しているために光学異性が生じます。

炭素原子の4つの単結合は、正四面体の中心に炭素原子があるとすると、正四面体の4つの頂点の方向に向かっています。つまり、実際の形は構造式に描かれるような十字型ではないのです。
(参考)
http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/isei.htm

さて、ご質問のようにアミノ酸の構造式を十字型に描いてある場合は、なんとなく...続きを読む

Q質量パーセントと重量パーセント

質量パーセントと重量パーセントの単位はそれぞれ違うのでしょうか?
mass% wt%というのがありますが、それでしょうか?
また、このmass%とwt%の違いも教えていただけませんか?

Aベストアンサー

質量パーセント濃度と重量パーセント濃度は同じで、mass%とwt%も同じことを表わします。
でも、混ぜて使ってはいけません。
「質量」とmass%を使うほうが望ましいと思います。

Q共鳴構造式の書き方って?

有機化学を大学で習っているのですが、いきなり最初の方で躓いてしまいました><
教科書に「巻矢印表記法を用いて、化合物の構造に寄与する共鳴構造式を書け」という問題があるのですがさっぱりわかりません。参考書等を調べてみてもさっぱりわからないので…どうか教えてください><

Aベストアンサー

巻矢印が電子対の移動を表しているということはわかりますか?
また、分子や原子の電子配置はわかりますか?つまり、Lewis構造式を正しくかけますか?

これらがわかっていなければ、共鳴構造式は書けません。逆にこれらがわかっているのであれば、教科書等の例を、その電子配置を考えながら、丁寧に見ていけば理解出来るはずです。

なお、原子の電荷を考える場合には、共有されている電子は共有している原子で等分し、孤立電子対は、それを有する原子のみに属すると考えて、その電子数を、その原子本来の電子数と比較することによって決定します。
上述の電子数が、その原子の本来の電子数よりも多ければ負電荷をもつことになり、少なければ正電荷をもつことになります。

また、共鳴構造式を考えるときには、炭素以外の原子から考え、炭素以外の原子において、ほとんどの場合、本来の結合数(酸素なら2、窒素なら3、ハロゲンならI)よりも、1本多い結合を作っていれば+、1本少ない結合を作っていればーの電荷をもつことになります。これは、上述の電子配置のことがわかっていれば明らかですけどね。

まあ、細かなノウハウはありますが、それは経験的に身につけることですね。

巻矢印が電子対の移動を表しているということはわかりますか?
また、分子や原子の電子配置はわかりますか?つまり、Lewis構造式を正しくかけますか?

これらがわかっていなければ、共鳴構造式は書けません。逆にこれらがわかっているのであれば、教科書等の例を、その電子配置を考えながら、丁寧に見ていけば理解出来るはずです。

なお、原子の電荷を考える場合には、共有されている電子は共有している原子で等分し、孤立電子対は、それを有する原子のみに属すると考えて、その電子数を、その原子本来の電...続きを読む

Q炭酸イオンの共鳴構造について

炭酸イオンは炭素-酸素単結合が2本と炭素-酸素二重結合が1本あると教科書に書いてあるのですが、どうして単結合の酸素同士は結合しないのですか?
酸素の原子価は2なので炭素の結合とは別に酸素同士でくっついてしまえばいいような気がするのですが・・・。

教科書はハート基礎有機化学をつかっています

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

炭酸イオンって 2価の陰イオンですよね.
極限構造では, 炭素と単結合でつながっている 2個の酸素に 1個ずつ電子をつけてイオンにしています. なので, この酸素には「自分自身がもともと持っている電子」が 6個, 「単結合において炭素から提供される電子」が 1個, そして「陰イオンとして余計に持っている電子」が 1個あるので, 合計 8個の電子を持つことになります. つまり, 酸素同士が結合するまでもなくオクテットが完成してしまっています.

Q硫酸や五塩化リンなどの(疑似)sp3d2、sp3d混成軌道について

こんばんは。
この前、化学結合論に関する本を読んでいたんですが
その本の中で「硫酸や五フッ化リンなどの三周期元素は3d軌道を使った
混成軌道を作ると思われがちだが、実際はエネルギーが高くほとんど結合には使われていない。」
と書いてありました。
確かに3d軌道とは少しエネルギー差が大きいと思うのですが、
それなら一体どうやって六本や五本の結合手を出せるのでしょうか?
どうか詳しい方、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

>硫酸イオンの構造では二重結合が2本含まれています…
こっちの方は、問題無く二重結合では「ない」ですね。大学以上では絶対に二重結合だとは教えません。
ただ価数としては(HO)2S^2+(-O^-)2になるので6+で四配位六価と言えます。

リンの方ですが、確かにおっしゃるとおりですね。電子二個多いです。
でもなー、三中心結合に四電子を入れると結合と反結合の両方のMOに電子が入ってしまうので、ちょっと不満が残ります。
元の原子軌道が三つなので、MOも三つ出来、「結合」「非結合」「反結合」となるはずですね。
そこで「結合」と「非結合」に二つずつ電子を入れてやると収まるのですが、オクテット則からは外れますね。
今のところオクテット則から外れても三中心四電子結合だと考えるしかないようです。(恥;
いつもここの処が割り切れないんです、今回は忘れていました、済みません。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報