水分子においてH-O-Hがなす角は104.5°となることについて教えてください（＞＿＜）

「lonepair」というものがあるから１０４．５°になる！！という説明がありますが、よくわからないので、
(1)「lonepair」について(2)「lonepair」を用いての説明
をしていただけるとありがたいですが・・・
できれば、なぜ１０９．５°より小さくなるのかもあわせて教えていただけたら嬉しいです。

No.4 回答者： htms42 回答日時： 2009/06/04 12:35

電子対には

共有電子対と孤立電子対があります。
Ｈ２ＯでいうとＨ－Ｏ－Ｈと書かれているＨ－Ｏの所にあるのが共有電子対です。
共有電子対には必ずその電子を提供した原子が２つ存在します。
電子を提供した残りですから正の電荷を持っています。電子はこの電子を提供した原子の周りに分布しているのです。共有電子対というのはその２つの原子の周りに分布しているのですから「共有」といわれるのです。
正の電荷があれば電子の広がりが絞り込まれることが予想されます。
孤立電子対では電子を提供している原子は1つですから絞込みは小さいです。孤立電子対の方が共有電子対よりも広がりが大きいというのはこういう理由でしょう。
これはｓ性とかｐ性というのとは関係のないことだと思います。

No.3 回答者： rad-cost 回答日時： 2009/06/04 00:52

一般的にはlone pair（孤立電子対）が結合電子対よりも大きな空間を占めるので、そのあおりで結合角が小さくなるとして説明されます。

結合のs性、p性の大小関係で説明することも可能ですが、普通（の有機化学の教科書）はそういう説明はしません。

まあ、物事にはいろいろな説明、あるいは解釈があります。そもそもどれが正しいとかいう筋合いのものではなく、より一般性のある説明がもっともらしい説明ということになるでしょう。

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2009/06/03 22:54

lone pair：非結合性電子対。

酸素原子にはL殻に一つのs軌道に二つの電子と三つのp軌道に四つの電子がありますね。
まあ、軌道については他の表し方もありますが、数学的には等価です。
これらの軌道を組み替えて互いに直交する４つのsp3軌道にし、炭素の正四面体構造を説明しようというのが有機量子論の始まりです。
ライナス・ポーリング先生有難うございます。
水分子の場合sp3軌道の二つが水素とそれぞれσ結合を作りますが、もう四電子残っています。
これらが二つのso3軌道に二つずつ入り二つのlone pairを作ります。
lone pairの電子は結合する相手がありませんからσ軌道の電子より原子核の近くに分布していると考えられます。
と云う事はこれら二つの軌道はs軌道の性格がσ軌道に比べ大きくなると解釈できます。
すると、同時にσ軌道に使われているsp3軌道はs性が低くp性が高くなると解釈されます。
p性が高くなれば元々互いに垂直であったp軌道の形に近くなり、σ軌道間の角度が小さくなると考えられます。
＃１のお答えのお答えにある「VSEPR」の考え方で行きますと、lone pairとσ結合間の電子的な反発がσ軌道間の反発より大きくなるために正四面体の109.5°より小さくなる。と、解釈します。
私はこの解釈が「嫌い」です。
計算してみると「同じ意味」になるのですが、生理的に嫌いなのです。

この回答へのお礼

詳しい説明ありがとうございます。納得できました★

お礼日時：2009/06/04 08:59

No.1 回答者： Ichitsubo 回答日時： 2009/06/03 20:36

大学教養での宿題でしょうかね。

VSEPRで調べると良いでしょう。

ところでlone pairというものは高校でも習っているはずです。日本語でなんというか。loneなpairですからねえ。