三原子分子の形

H2Oは折れ線形
CO2は直線形
HCNも直線形
折れ線形か直線形かはどう判断したらいいのでしょうか？

また、H2Oが折れ線形になる理由も教えていただけると幸いです。

No.1 ベストアンサー 回答者： rad-cost 回答日時： 2009/08/06 17:02

高校生ですかね？

大学生なら別の説明になるのですが、高校生向けの説明ということで。

まず、メタン(CH4)の構造をご存知ですか？それで、二重結合とか三重結合とかわかりますか？これを知らなければ始まりません。

H2Oの場合にはメタンにおける４本のC-H結合の方向のうちの２つを結合に利用し、残りの２つの方向には結合に使われない電子対が残ることになります。結果的に、メタンのCをOに置き換えて、Hを２個取り除いたような構造、すなわち折れ線型の構造になります。

それで、CO2はO=C=Oのように二重結合で表されます。炭素の原子価が４で、酸素の原子価が２だからです。C=Oの結合ができる時には形式的に２本の結合ができることになり、その方向はメタンにおける結合の方向の内の２つの中間方向ということになります。反対側のO=C結合もまた、メタンにおける残りの２本の結合の方向の中間になります。そうしますと、C＝Oの方向とO=Cの方向がちょうど反対側を向くことになり、これは３原子が直線状にならぶことを意味します。

H-C三Nの場合には三重結合があり、その方向は、メタンにおける３本のC-H結合の方向の中間の方向にあたります。それは残りの１本のC-H結合の反対方向になりますので、結果的に直線状の分子になります。

なお、上記の説明は最近では使われることはほとんどないものです。大学レベルでは『混成軌道』の考え方を使い、結合に使われない電子対（孤立電子対）のことも考慮しつつ説明することになります。

No.6 回答者： potachie 回答日時： 2009/08/08 10:31

＞ 「正四面体の中心に炭素があって二つの頂点にそれぞれ水素が二個残る二つの頂点に酸素がそれぞれ一個」

＞ という構造のものは普通「二酸化炭素」とは呼ばないと思うの＞#4.

確かに。「自信あり」で、何の分子を回答されたんだろう？　炭酸でもギ酸でもないですし、エーテル系でないと、安定分子でもない気が。
ご指摘ありがとうございます。

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2009/08/08 00:51

形がど～のこ～の以前に

「正四面体の中心に炭素があって二つの頂点にそれぞれ水素が二個残る二つの頂点に酸素がそれぞれ一個」
という構造のものは普通「二酸化炭素」とは呼ばないと思うの＞#4.
説明は難しいなぁ. とりあえず
CH4-NH3-H2O-HF-Ne
という系列を考えて, 「基本的な形は全て正四面体」と思っちゃった方がはやいかもしれない. HCN は CN の三重結合を持って, C2H2 と同じく直線型. CO2 も中央の C は HCN の C と同じになって直線です.

No.4 回答者： potachie 回答日時： 2009/08/07 22:35

二酸化炭素が直線型でない、という話は初めて聞きましたが、一応、分子模型を挙げておきますね。

これを何型というのか、私には直線型以外には見えないのですが。

http://asaitou-web.hp.infoseek.co.jp/r2001/0827/ …

二重結合は混成軌道を形作るので、単結合を機械的につないだモノとはちょっと違います。

No.3 回答者： debukuro 回答日時： 2009/08/07 09:22

立体構造の化合物を平面上に模式的に表すから直線状に見えるだけです

二酸化炭素だって正四面体の中心に炭素があって二つの頂点にそれぞれ水素が二個残る二つの頂点に酸素がそれぞれ一個
こういう構造なので実際には直線型ではありません

No.2 回答者： potachie 回答日時： 2009/08/06 23:09

高校生向けということで、一番単純に考えるなら、中心になる原子（酸素、炭素、ケイ素、硫黄など）が、

　２重結合が２つある
　３重結合がある

と、直線型、それ以外は、折れ線型になります。
折れ線型のうち、単結合だけでできているものは、正四面体の形の辺の一部です。原子間の反発などによって、角度が変わりますが。
２重結合を１つだけ持つ場合は、折れ線でも平面型です。