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二酸化炭素が直線状分子になる理由を教えてください!!

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A 回答 (2件)

量子化学の話になりますね


sp混成軌道 二酸化炭素
というキーワードでgoogle検索してみてください
一応、参考URLを下に書きました
ここでの話の要約としては、シグマ結合とパイ結合により直線的に固定化された結合になるからということです
つまり、炭素と酸素の結合部分だけ(片側だけ)を説明すると、炭素のsp混成軌道の電子1個と酸素のp軌道の電子1個が結合した軌道を共有してシグマ結合(下記URLの図を参照)を形成し、混成軌道をつくらなかった炭素のp軌道の不対電子1個と酸素の残りのp軌道の不対電子1個が結合した軌道を共有してパイ結合(下記URLの図を参照)を形成することが、直線状分子になるという説明です
具体的な書名は忘れましたが、量子化学関係の本をいくつか探すといいかと思います

参考URL:http://ww2.et.tiki.ne.jp/~km8-shop/sub16.htm
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
詳しい説明で分かりやすく、大変参考になりました。
紹介してくださったサイトや量子化学関係の本を後でいくつか調べてみたところ詳しく説明してありました。本当にありがとうございました。

お礼日時:2003/01/12 02:53

二酸化炭素はCO2つまりO=C=Oという二重結合が2つですよね。

二重結合はp-pパイ結合なので、二重結合2つをどう並べても直線にしかならないから直線状分子になるのではないでしょうか?(なんか分かるような分からないような答えですみません)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
パイ結合と言うこともよく理解していなかったので(汗)助かりました。

お礼日時:2003/01/12 02:57

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QCO2の混成軌道

CO2のVB法でC]haSP混成軌道でOがSP2混成軌道になるのがよく分かりません。OはSP軌道ではいけないんですか?

Aベストアンサー

VB法とか関係なしに電子対が1つあると軌道が一つ増えます。
軌道は、s→p(x)→p(y)→p(z)→d・・・と増えていきます。

ここで、二酸化炭素の結合状態を考えます
O=C=O
ですね?これを電子式であらわすと
http://www.miyazaki-c.ed.jp/miyazakiminami-h/media/elearn/bakegaku/co2.gif
になります。

酸素の周りには、電子対が3つなので、軌道三つ分(SPP混成軌道)
炭素の周りには、電子対は2つなので、軌道二つ分(SP混成軌道)
になります。


別の例
水 H-O-H
http://www.miyazaki-c.ed.jp/miyazakiminami-h/media/elearn/bakegaku/h2o.gif

水素の周りの電子対は1つ:S軌道
酸素の周りの電子対は4つ;SPPP混成軌道(SP3混成軌道)


メタン CH4
http://www.miyazaki-c.ed.jp/miyazakiminami-h/media/elearn/bakegaku/ch4.gif

炭素の周りの電子対4つ:SPPP混成軌道(SP3混成軌道)
水素の周りの電子対1つ:S軌道


ちなみに「混成軌道」っていうのは2つ以上の軌道が混じってることです。(SP混成軌道とか)
なので、1つの軌道しかないS軌道はS混成軌道なんて言いませんよ。

VB法とか関係なしに電子対が1つあると軌道が一つ増えます。
軌道は、s→p(x)→p(y)→p(z)→d・・・と増えていきます。

ここで、二酸化炭素の結合状態を考えます
O=C=O
ですね?これを電子式であらわすと
http://www.miyazaki-c.ed.jp/miyazakiminami-h/media/elearn/bakegaku/co2.gif
になります。

酸素の周りには、電子対が3つなので、軌道三つ分(SPP混成軌道)
炭素の周りには、電子対は2つなので、軌道二つ分(SP混成軌道)
になります。


別の例
水 H-O-H
http://www.miyazaki-c.ed.jp/mi...続きを読む

Q大学受験生です。CO2が直線型でH2Oが折れ線形というのは丸暗記しないといけないのでしょうか?

大学受験生です。CO2が直線型でH2Oが折れ線形というのは丸暗記しないといけないのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

丸暗記する必要はありません。
高校で出てくる分子の形は全て CH4の正四面体型が基本です。
NH3はN原子に非共有電子対が1つあります。ですから、上記の正四面体型の1つの頂点を隠すと三角錐型になります。
H2OはO原子に非共有電子対が2つあります、ですから、上記の正四面体型の2つの頂点を隠すと折れ線型となります。
CO2はO=C=Oであり、C原子とO原子が二重結合をしています。
ですから、正四面体の2つの頂点ずつが結合していると考えれば、O=c=Oは直線型となるはずです。
最後の説明だけ実際とちょっと違う便宜的なものですが、大学入試には問題ありません。

Q時間とエネルギーの不確定性関係

フォトン放出を伴う光学遷移について勉強しているのですが、時間とエネルギーの不確定性関係について質問があります。

1.この(Δt)(ΔE)>h/2πという関係式は"原理"では無いので、導出できると思うのですが、どのように導出されるのでしょうか?

2.現象としてどのように理解したらよいのでしょうか?
「t=0で系にある摂動が加わったときに、摂動が加わって以後のある時間t=τに遷移した結果が観測されたとして、その遷移が0~τの間にいつ起こったかが分からないから、遷移が起こった時間は不確定Δt(=τ)となる。」まずここまでの理解は合っているのでしょうか?

3.エネルギーの不確定性ΔEはどのようにとらえたらよいのでしょうか?例えば、2準位間(EνとEμ)の遷移だけを考えるとき、「状態はEνもしくはEμのどちらかであるから、ΔE=Eν-Eμである。」この考えは合っているでしょうか?

非相対論範囲での説明をよろしくお願いします。

Aベストアンサー

snobberyさんが言っているように、エネルギーと時間に対する不確定性関係というのは、運動量と位置の不確定性関係とは概念的に全く無関係のものです。
そもそも量子力学には時間はパラメーターなので時間自体に不確定性はありません。一方エネルギーは、系に摂動を加えた場合には不確定性は議論することができます。

いろんな状況で似たような関係式が導出できるかもしれませんが、その意味は状況に応じて考える必要があると思います。よく見かける議論(たしかサクライの量子力学でもそうだったはず)は、フェルミの黄金則、つまり時間に依存する一次摂動の公式からエネルギーと時間の不確定性が導出されます。

δE×δt ≒ h

という関係式ですが、その場合のδEの定義は

δE=E_f-E_i 

ですが、E_fは遷移後のエネルギー,E_iは摂動以前のエネルギーでこれはエネルギーの測定誤差ではありません。遷移が起こるエネルギー間の差です。そして時間
δtも時間の誤差ではなく、δt=t_f-t_iで摂動をかけ始める時刻t_iとその後観測時刻としてt_fまでまつと言う意味の時刻です。どちらも誤差ではありません。

私の理解では、この不確定性の意味は、系に揺すぶり(摂動)をかけると状態は乱されていろんなエネルギーの状態に遷移しますが、時間をかけてまってやれば次第に落ち着き、系は元のエネルギーと同じエネルギーをもった状態に集中してきますということです。

そもそもエネルギーと時間が演算子でないにしても共役な関係にある事からこのような関係式はいろんな状況ででてきます。例えば

exp(iEt/h)

は定常状態の波動関数の時間依存性。時間に依存する物理量をフーリエ展開で表すと

f(t)=∫dw exp(iwt) F(w)

となります。次元解析だけからwはエネルギーに関係した量になることは自明で、あとはどういう意味のエネルギーかという解釈だけです。そしてこの物理量が時刻t=0でだけ値を持つ、衝撃波のようなものなら
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「δ関数的時間依存性をもつ波はいろんなwが混ざっていてエネルギーは不確定」

というような言い方になります。
つまり状況毎に意味は異なるにせよ、不確定性関係に似たものがでて来るということはよくあることです。

snobberyさんが言っているように、エネルギーと時間に対する不確定性関係というのは、運動量と位置の不確定性関係とは概念的に全く無関係のものです。
そもそも量子力学には時間はパラメーターなので時間自体に不確定性はありません。一方エネルギーは、系に摂動を加えた場合には不確定性は議論することができます。

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Q原子吸光の吸光度と感度の関係

 原子吸光の吸光度と感度に関する質問です。
 原子吸光のフレームの分析において,同じ元素,同じ濃度および条件で測定しても,測定のごとに吸光度が若干変化するのはなぜなのでしょうか?分光光度計などに比べると吸光度の変化が大きいような気がします(比較するのがおかしいかもしれません)。
 また,あるカタログに「フレーム感度は従来より30%アップし、Cu5 ppm標準溶液の吸光度は0.75~1.0 Abs以上」というような記載があります。機器によって原子吸光の感度と吸光度が異なり,検量線の範囲が広いフレーム原子吸光光度計が存在するということでしょうか?
 これまで使用していた原子吸光が古く教科書や文献の記載より狭い範囲で検量線しかできない(直線の範囲が狭い)こともありました。
 質問自体がおかしいかもしれませんが,同様のことを経験されている方もいらっしゃるのではないかと思います。私の頭を整理できるヒントをご教授願います。

Aベストアンサー

 通常の分光光度計は、どの機械を使っても、原理的には、同一サンプルなら同じ値になります。
 しかし、原子吸光では、機械によって大きくことなります。原理はよく分からないのですが、基準の光に対する比ではないからかと・・・。

 測定値に影響する条件は、同一の機械でも
1) サンプルの濃度  これは、通常の吸光度法と同じ
           吸い上げ速度は、速い方が高感度
2) サンプルの噴霧  サンプルの状態。特に、ネブライザーの位置など
3) フレーム   フレームの温度(原子化に適した温度)
        光の通過位置
4) ランプ  光の量が多ければ多いほど高感度。電流を上げるのが普通。

 以上の調節を、完璧に同じにすれば、同じ値になりますが、現実には調節が難しく、同一にはできません。
 特に、ランプは使用するたびに劣化し、考量が落ちます(1日や2日では変われませんが)。内部の機械も劣化します。

 感度を上げるには、
フレーム中の濃度を上げる(フレームレス)
炎の位置や温度(空気とガスの混合比)
光を受けるフォトマルの感度を上げる
新品のランプを使う         などです。
 繰り返しになりますが、原子吸光の吸光度は、絶対的な値で無いので、機械の調節に大きく左右されます。
 

 通常の分光光度計は、どの機械を使っても、原理的には、同一サンプルなら同じ値になります。
 しかし、原子吸光では、機械によって大きくことなります。原理はよく分からないのですが、基準の光に対する比ではないからかと・・・。

 測定値に影響する条件は、同一の機械でも
1) サンプルの濃度  これは、通常の吸光度法と同じ
           吸い上げ速度は、速い方が高感度
2) サンプルの噴霧  サンプルの状態。特に、ネブライザーの位置など
3) フレーム   フレームの温度(原子化に...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吸光度の単位

吸光度の単位は何でしょうか!?
一般的には単位はつけていないように思われるのですが。。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物理的には、No.1さんも書かれているように吸光度も透過度も基本的に同じ単位系の物理量どうしの「比」なので「無単位」です。しかし、無名数では他の物理量、特に透過度と区別が付かないので、透過度は"透過率"として「%」を付けて表し、"吸光度"は「Abs(アブス)」を付けて呼ぶのが業界(分析機器工業会?)のならわしです。

Qグリニャール試薬の取り扱いについて

今、実験でグリニャール試薬(CH3MgBr)を使おうとしているのですが、グリニャール試薬を扱うのは初めてなため取り扱いについてなにも知りません。
グリニャール反応は禁水性と聞きますが、グリニャール試薬も同様に禁水性なのでしょうか?窒素雰囲気下などで扱うべきものなのでしょうか?また、論文によっては「何度以下で反応」などと書かれている場合があるのですが、論文によって温度がまちまちなのですが、目安はあるのでしょうか?

長くなって申し訳ありません。ご存知の方いらっしゃいましたらよろしくお願いします。

Aベストアンサー

クロロベンゼンは反応しませんよ。
グリニャール試薬とArXのハロゲンー金属交換は、Xがヨウ素の場合を除き遅く、塩素でしかもグリニャール試薬がアリールグリニャールなら反応しません。
めちゃくちゃ加熱するとか、活性を上げる添加剤を入れれば分かりませんが、質問者さんの感じからすると特殊な反応をやるわけでは無さそうなので大丈夫でしょう。

保存方法というのは、グリニャール試薬のでしょうか。
密封および不活性雰囲気置換の可能な容器(シュレンクチューブ、シュレンクフラスコが望ましい)に不活性雰囲気下で移し、密封して保存します。
グリニャール試薬は熱的にはかなり安定なので、室温でおいておいても大丈夫ではありますが、冷蔵庫に入れておく方が良いでしょう。エーテル溶媒だと内圧上昇の危険もありますし。

Q比重の単位って?もうわけわからない・・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??なぜ、この場合、厚さだけはmmの単位で、縦と横はmでの計算をするのでしょうか?

比重ってのは単位はどれに合わせてすればいいのでしょうか?

そして円筒の場合はどのように計算するのでしょうか?
まず、円の面積を求めて、それに長さを掛けるのですよね?
これは円の面積の単位はメートルにして、長さはミリで計算するのでしょうか??
わけわからない質問ですみません・・・。もうさっぱりわけがわからなくなってしまって・・。うんざりせずに、解かりやすく、教えてくださる方いましたらすみませんが教えて下さい・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??...続きを読む

Aベストアンサー

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g/cm3)=471g=0.471kg
と計算します(cmとgで計算しているのでCGS単位系と呼びます)

円筒の場合も同様に
体積×密度で求めます
円筒の体積=底面積(円の面積半径×半径×円周率)×高さ
です

比重=密度で計算するならば、水が1gになる体積1cm3を利用するために長さの単位をcmに直して計算してください
計算結果はgで出るのでこれをkgに直してください

最初からkgで出したい時は
水の密度=1000(kg/m3)
(水1m3の重さ=100cm×100cm×100cm×1g=1000000g=1000kg)
を利用して
目的の物質の密度=1000×比重(kg/m3)
でも計算できます
(このようにm kgを使って計算するのがSI単位系です)

0.1×0.1×6×7.85は#4の方がおっしゃるとおり
0.1×0.1×0.006×1000×7.85の0.006×1000だけ先に計算したのだと思います

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g...続きを読む

Qe^-2xの積分

e^-2xの積分はどうしたらよいのでしょうか…。e^xやe^2xsinxなどはのってるのですがこれが見つかりません。お願いします。

Aベストアンサー

いささか、思い違いのようです。

e^-2x は、 t=-2x と置いて置換してもよいけれど、牛刀の感がします。

e^-2x を微分すると、(-2)*( e^-2x )となるので、

e^-2x の積分は、(-1/2)*( e^-2x )と判明します。

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


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