硝酸分子の構造式を教えてください。
質問番号1873126 とか
URL http://web1.caryacademy.org/chemistry/rushin/Stu …
を見ました。
質問は、N原子のL殻最外殻電子は8個で安定すると思いますが、質問への解答では、6個しか見受けられません。
上記URLの図では、H原子と結合していないO原子がまだ電子が一つ不足しているように見受けられます。

H-O-N=O
   ||
O
とすると、N原子の最外殻電子が10個で多すぎます。
この図では、N原子のローンペアが3個?とも見えますので、
4個目の電子対が空席になっているような気もします。
よろしくお願いします。

A 回答 (6件)

^^,ではこれではどうでしょう。

「硝酸分子の構造式を教えてください」の回答画像2

この回答への補足

doc_sundayさま
N=OとN→Oは共有結合と配位結合で結合方法が異なるということでしょうか。ということなら、ローンペア数も4となり、よくわかります。

補足日時:2009/05/20 21:28
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#3です。


だから#1さんの示されたURLの図を見ましょうね。
http://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
Nの上に+電荷が、Oの上に-電荷があり、さらにそれらが共有結合しているのです。

>単結合ではなく、配位結合でしょうか。
いいえ。前回の記述を読めばそう読めるはずはないのですが。

>塩酸はH^+Cl^-と記述しますね。
>硝酸は、H^+NO3^-と描きますが
どちらも不正確です。塩酸(の溶質の塩化水素)はHClであり、H^+ Cl^-というのはそれが電離していると言うことを示しているにすぎません。そして電離したこのH^+とCl^-はもはや共有結合をしていません。すでに分子ではなく、塩化水素分子を表しているものではありません。
同様に硝酸もH^+とNO3^-に電離しますが、これは硝酸分子を表したものではありません。すべては#1さんの示されたURL中にある構造式にあります。
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#1さんの示された構造式で良いと思います。


その構造式で、電子の数に問題がないことを出来るだけ分かりやすく説明してみたいと思います。
硝酸はHNO3ですから、水素原子1個、窒素原子1個、酸素原子3子から成りますよね。
実際の合成方法とは異なりますが、水素と1個の酸素が結合してHO・になったとき、水素の周りの電子配置に問題はないことはおわかりですよね。
窒素にこのHOが結合するとHONとなります。この時のNには、不対電子が2つと1つの非共有電子対が残っています。
この不対電子に酸素原子が2つ結合するとNの周りの電子は丁度満たされますが、2つの酸素原子とも片方の不対電子が余ってしまいます。
そこで、窒素の非共有電子対から電子1個を酸素原子の方に移動させます。
電子を受け取った酸素原子は、電子が一つ余分になるわけですから、マイナス電荷となり、オクテットを完成させます。
窒素原子はどうでしょう?
電子を一つ酸素原子に与えてしまったので、電荷が不足してプラス電荷になります。
この時に与えた電子は、非共有電子対の1つですから、非共有電子対は不対電子となってしまいます。
この不対電子と電子をもらわなかったもう一方の酸素に残っている不対電子とが、共有結合を形成すると考えれば、はじめに水素原子1個、窒素原子1個、酸素原子3個からスタートし、それ以外とは電子の授受を行っていないのですから、全ての原子についてオクテットが完成しています。
窒素から電子を与える酸素は、2つの内、どちらでもよいですよね。
量子力学的には、どちらの酸素に与えているのかは等価となるのです。
実際に今回示した順番で合成されているわけではありません。
このように順番に考えると理解しやすいと思うのです。
硝酸は、分子内にプラス電荷とマイナス電荷とを併せ持っています。
分子全体では、電荷の数が等しいのでイオンではありません。

この回答への補足

psa29さま
丁寧な説明有り難うございます。
>この不対電子に酸素原子が2つ結合するとNの周りの電子は丁度満たされます
L殻のオクテットが完成することがわかりました。

>2つの酸素原子とも片方の不対電子が余ってしまいます。
窒素の非共有電子対から電子1個を酸素原子の方に移動させます。

「移動させる」結合は配位結合というのでしょうか。

>窒素原子電荷が不足してプラス電荷になります。非共有電子対は不対電子となってしまいます。この不対電子と電子をもらわなかったもう一方の酸素に残っている不対電子とが共有結合を形成すると考えれば

共有結合ですね。わかります。
一つの酸素と共有2重結合して、もうひとつの酸素と単結合してさらに電子をひとつ与えているイメージがわかりました。

補足日時:2009/05/25 23:03
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>OHとの結合に1個、2重結合のOとの結合に2個、1重結合のOとの結合に1個 計4個なので、1個不足になりませんか。



よく見てもらえれば分かりますが、NではなくてN^+となっており、電子を1個失っています(つまり炭素と同じ最外殻電子数になった、多少語弊はありますが) よって、電子の数は合ってます

この回答への補足

owata-wwwさま
N^+とO^-ということでしょうか。
例えば、塩酸はH^+Cl^-と記述しますね。
硝酸は、H^+NO3^-と描きますが、HNO2^+O^-とは描きません。
この2つの違いの意味がわかりません。
だんだん、ドツボにはまってゆきそうです。

補足日時:2009/05/20 21:18
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より正しくは#1さんのURLに示されたものです。


形式的にN原子は1個電子を失った形のN^+、酸素のうち1つは1個電子をもらった形のO^-になっていることに注目してください。

#2さんの図においても、配位結合に使われている電子対をそれぞれ1こずつNとOに分けて考えてやると#1さんのものと全く同一になります。

実際には単結合N-Oと二重結合N=Oには全く差が無く、両者が絶えず入れ替わり、平均化したような状態です。

この回答への補足

Ichitsuboさま
>単結合N-Oと二重結合N=Oには全く差が無く、両者が絶えず入れ替わり、平均化したような状態
イメージはよくわかります。有り難うございます。
単結合ではなく、配位結合でしょうか。

補足日時:2009/05/20 21:36
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この回答への補足

早速有り難うございますございます。
このURLの図では、Nの5個の電子の数が合わない気がします。
OHとの結合に1個、2重結合のOとの結合に2個、1重結合のOとの結合に1個 計4個なので、1個不足になりませんか。
よろしくお願い致します。

補足日時:2009/05/20 17:38
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(1)低床の中にもスラッジが溜まるそうで、かき混ぜることで確認できるとのことですが、水換えの際にかき混ぜてでも念入りにスラッジを取り除いたほうがいいのでしょうか?
(2)今では飼育水がアンモニア→亜硝酸→硝酸塩と変化してゆくことを理解していますが、ということはこの3つが同時に検出されることはないのでしょうか?
あるいは硝酸塩の試験薬でテストし、硝酸塩が検出されるということは、アンモニア・亜硝酸についてはまったく心配する必要はないのでしょうか?
裏返して言うなら、仮に硝酸塩がゼロなどと測定された場合、水が相当汚染されていて、亜硝酸あるいはアンモニアが検出される可能性大ということでしょうか。

Aベストアンサー

> (1)低床の中にもスラッジが溜まるそうで、かき混ぜることで確認できるとのことですが、水換えの際にかき混ぜてでも念入りにスラッジを取り除いたほうがいいのでしょうか?

・いえいえ。
念入りに取り除く必要はありません。
本当にザックリと底砂から舞い上がるスラッジを除去するだけで充分です。

> (2)今では飼育水がアンモニア→亜硝酸→硝酸塩と変化してゆくことを理解していますが、ということはこの3つが同時に検出されることはないのでしょうか?

・いいえ。
水槽内では、絶えず「アンモニア、亜硝酸、硝酸塩」は発生しています。
ただ、濾過バクテリアが水槽設備中に繁殖定着し、しっかりと硝化作用が機能していれば、試薬や試験紙で検出できる限界値以下の濃度にしかならないと言うことです。
測定限界値以下ですから、安全な水槽です。

> あるいは硝酸塩の試験薬でテストし、硝酸塩が検出されるということは、アンモニア・亜硝酸についてはまったく心配する必要はないのでしょうか?

・硝酸塩が検出されたと言うことは、アンモニアと亜硝酸を硝化する濾過バクテリアが水槽内に存在している証拠です。
ですが、濾過バクテリアも生物です。
突然、調子を崩し、アンモニアや亜硝酸の硝化力が激減する危険性もあります。
したがって、油断してはイケマセン。

> 裏返して言うなら、仮に硝酸塩がゼロなどと測定された場合、水が相当汚染されていて、亜硝酸あるいはアンモニアが検出される可能性大ということでしょうか。

・水槽立ち上げ初期(立ち上げ1年未満)で、アンモニアや亜硝酸が検出される場合は、硝酸塩の有無に関わらず何か問題があります。
・水草類を育てることにより、硝酸塩を減らすことは可能ですが、水草類だけで硝酸塩を0には出来ません。
・水槽立ち上げ後、9ヶ月以上経過し、アンモニア、亜硝酸、硝酸塩のいずれも検出されない可能性は偶にあります。
この場合、多くが底砂を厚めに敷いた水槽。
底砂の深部に嫌気性バクテリアが自然繁殖し、硝酸塩を窒素ガスに分解し、大気中に自然放散する嫌気濾過が運良く機能している水槽です。

> (1)低床の中にもスラッジが溜まるそうで、かき混ぜることで確認できるとのことですが、水換えの際にかき混ぜてでも念入りにスラッジを取り除いたほうがいいのでしょうか?

・いえいえ。
念入りに取り除く必要はありません。
本当にザックリと底砂から舞い上がるスラッジを除去するだけで充分です。

> (2)今では飼育水がアンモニア→亜硝酸→硝酸塩と変化してゆくことを理解していますが、ということはこの3つが同時に検出されることはないのでしょうか?

・いいえ。
水槽内では、絶えず「アンモニア、亜硝酸、...続きを読む

Q最外殻電子の数と自由電子と電流

電場などでエネルギーを与える事によって原子周りの最外殻電子が自由電子となって電流が流れますよね。K殻には2個、L殻には4個、M殻には8個...と電子は配置されていき、例えば最外殻のM殻に8個の電子が綺麗に配置されている状態を安定している、みたいな表現をだいぶ昔に先生が言っていた記憶があります。
ここで質問なのですが、最外殻がその規定の定員数きっちり埋まっている種類の原子で出来た物質は原子の状態が安定しているので、最外殻電子が自由電子となって電流を流すという事は無くなるという事ですか?また、例えば最外殻L殻に1個だけ電子が配置された原子で出来た物質Aは自由電子になるのが1個で、最外殻M殻に4個埋まってる原子で出来た物質Bは自由電子になりうる価電子が4個なので、物質Bの方が導電性が良いという事になりますか?

化学の知識が乏しいので変な事を言ってるかもしれませんが、どなたか解説を頂けないでしょうか。

Aベストアンサー

「K殻には2個、L殻には4個、M殻には8個...」が間違いであることには目をつむっても, 単に電子の数だけを考えても意味はありません.

例えば「最外殻L殻に1個だけ電子が配置された原子で出来た物質」は
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%81%E3%82%A6%E3%83%A0
だし「最外殻M殻に4個埋まってる原子で出来た物質B」は (同素体がいくつかあるけど)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B1%E3%82%A4%E7%B4%A0

さらに言えば純物質で導電性のもっともよいのは
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80
と.


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