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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。

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A 回答 (4件)

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。
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高校の化学ではオクテット(8電子則)の範囲で考えます。


#3のご回答の中の(b)になります。
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>電子式で教えてください。


電子式では無理・・・。
 :O:S::O←→O::S::O←→O::S:O:
で、配意結合や孤立電子対を説明不能、電子式はそのためのものじゃない。
   ..
 H:O:H
   ..
で水の構造が説明できないのといっしょ。

原子軌道、分子軌道・・・波動関数を勉強してください。でも二酸化硫黄は難しいよ。
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二酸化硫黄はsp^2混成軌道のよる3原子分子で、結合角は119度。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E9%85%B8% …
[Ne]3s23p4 →
 sp^2混成軌道は、ベンゼンの炭素と同じですね。

sp^2の軌道のうち、ひとつは孤立電子対ですから、角度があり分極していて孤立電子対を持つことから、

この回答への補足

すみません。電子式で教えてください。
お願いします。

補足日時:2010/03/20 22:21
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Aベストアンサー

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   .
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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?
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QSO2はsp3混成軌道?

なぜ、SO2のSはsp3混成軌道になるのでしょうか?
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電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
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水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
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Q結合性軌道と反結合性軌道とは?

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Aベストアンサー

分子の化学結合理論で、分子軌道法という理論の中で使われます。
文だけで分かりづらいと思うので画像をご覧ください。

まず、簡単に水素原子2つから水素分子1つができる過程を考えます。
それぞれの水素は1s軌道に電子を1つずつ持っています。
この2つの1s軌道は相互作用し、エネルギーの異なる2つの軌道ができます。
このときエネルギーの低い方の軌道は、2つの軌道の電子波の位相(波動関数の符号)を合わせて重なります。
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水素分子の結合は単結合である、ということに一致していますね。

分子軌道法はこのように考えます。

分子の化学結合理論で、分子軌道法という理論の中で使われます。
文だけで分かりづらいと思うので画像をご覧ください。

まず、簡単に水素原子2つから水素分子1つができる過程を考えます。
それぞれの水素は1s軌道に電子を1つずつ持っています。
この2つの1s軌道は相互作用し、エネルギーの異なる2つの軌道ができます。
このときエネルギーの低い方の軌道は、2つの軌道の電子波の位相(波動関数の符号)を合わせて重なります。
すると重なった部分(2つの原子間)の電子密度が高くなり、この軌道の電子は2...続きを読む

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

QW/V%とは?

オキシドールの成分に 過酸化水素(H2O2)2.5~3.5W/V%含有と記載されています。W/V%の意味が分かりません。W%なら重量パーセント、V%なら体積パーセントだと思いますがW/V%はどのような割合を示すのでしょうか。どなたか教えていただけないでしょうか。よろしくお願いいたします。

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w/v%とは、weight/volume%のことで、2.5~3.5w/v%とは、100ml中に2.5~3.5gの過酸化水素が含有されているということです。
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Q硝酸イオンのLewis構造式について

硝酸イオン(NO3-)のLewis構造式が、理解できません。
添付した画像の、左側が正解らしいのですが、自分で書いてみると右側のようになります。
なぜ、左側のようになるのでしょうか?また、私の書いた右側の構造式ではなぜダメなのでしょうか?書く際には、窒素Nについては手が5本、酸素Oについては手が6本になるように書いたつもりです。

Aベストアンサー

#3です。
ルイス構造を調べてみました。

仰るように価標を使っている表現であるようです。
私は電子式がルイス構造だと思っていました。

電子式という言葉は辞典には出てきませんね。
「電子式」はルイス構造を考える途中の表現であるということです。
でもルイスは電子式までしか提案していないようです。

「電子対の共有で結合が生じる」という、現在「共有結合」という名前で呼ばれているものを最初に提案したのがルイスです。「不活性元素の電子配置と同じになる」という「オクテット則」を提案したのもルイス(1916年)です。共有された電子対を結合線で表して分かりやすくしたのはラングミュア(1919年)だそうです。共有結合の理論的な裏付けはハイトラー・ロンドン(1923年)によってなされています。

「価標と電子の両方を書く表現」が「ルイス構造」だとされているのは後からそういう形でまとめたものだということになります。見やすくしたということです。
シュライバーの「無機化学」を見ると
「電子を使った表現を完成させたのち、確定した共有電子対を結合線に書き換える」
という手順が示されています。(第2版p66、第4版p50)
結合線の数というのは結果として決まるものです。共有されている電子対の数です。
いくつの電子対が共有されるのかはオクテットを満たすようにして決めます。

>「窒素Nについては手が5本、酸素Oについては手が6本になるように書いたつもりです」のところは、オクテット則を満たすように各原子の周りに電子があり、かつ原子価が、Nなら5、Oなら6となるように書いたと言いたかったのです。

手順の最初に「ルイス構造の中に組み入れる電子の数は、結合に関与する原子の価電子をすべて加えあわせたものである」と書かれています。
Nの価電子の数は5、Oの価電子の数は6ですがこれを「結合の手の数」とは言わないようです。結合の手の数と言えば原子価の意味で使われているのが普通です。 Oの原子価は2です。6ではありません。あなたの書かれたルイス構造式(右側の図)ではNから結合線が5本出ています。Nの周りには電子が10個あることになります。オクテット則を満たしていません。「手の数が5本」と考えているのが間違いの原因になっています。

>Hを外す方法でやってみるとできました。これは、他の構造式にでも使えるのでしょうか?例えば、炭酸イオン(CO3^2-)を考えるのであれば、炭酸(H2CO3)を書いて、二つのHを外すという方法でしょうか?

そうです。
中性の分子で構造を書くことができればオクテットは満たされています。
そこから電子対を残してHだけを外してもオクテットはやはり満たされています。
分子の構造を書くのには馴染んでいますからHを外す方が簡単なのです。
(オクテット則を満たさないような分子もありますが、一応除外しておきます。)

イオンで考える場合、電荷をどこに所属させるかで混乱します。
電荷は特定の原子ではなくてイオン全体が担っているとします。
考えるべき価電子の数が変化したものでオクテットを満たすように構造を書きます。
いくつかの可能性が考えられる場合には別の判断が入ってきます。
(形式電荷の値が大きくならない表現の方が安定である、等)
OH^-であればOで6個、Hで1個、イオンの価数から1個、合計8個です。
これで考えます。電荷は[  ]^- とします。(シュライバーの本では全体に電荷が存在するというのは別の記号で表しています。)これでH-O-Hから電子対を残してHだけを外したものと同じになるはずです。

各原子に電荷を割り振るという表現も出てきます。
シュライバーの本では「形式電荷と酸化数」という別の章で扱っています。
そこの最初に「化学種の電荷はその化学種全体が担っているものであるが、場合によっては各原子に形式電荷を割り付けるのが便利な場合がある」と書かれています。
[NO3]^-の場合、Nに+、2つのOにそれぞれ-が割り振られています。質問文にある左の図はこの形式電荷を表している図です。でも単にルイス構造と言えば「全体に電荷が存在する」というところまででいいと思います。「形式電荷も合わせて書く」というのもルイス構造でしょうが別の目的で発展させたものだという理解です。

「形式電荷」は共有されている電子対の電子が平等に両方の原子に所属するとした時の電荷です。
まず全体に電荷が存在するとして電子式を書きます。1対の電子を共有している原子Oには7つの電子が所属します。元々酸素の価電子は6つでしたから1つ-が多いです。形式電荷は-です。電子式から2つのOは同等だということが分かりますからどちらも-になります。Nの周りの電子は8個です。電子対が4つありますから4個の電子が所属します。Nの価電子は5つのはずでしたから1つ電子が少なくなっています。Nに形式電荷の+が乗ると考えられます。
ただ「形式電荷」という名前が示すように形式的なものです。電子対の電子が対等に共有されているのは同じ原子の間で共有されている電子対の場合だけでしょう。
反対側の極端な「形式電荷」もあり得ます。「共有されている電子対を丸ごと電気陰性度の大きい方に所属させてしまう」とする考え方です。「酸化数はそのように考えた時の形式電荷の値だ」という説明が載っています。
Oの酸化数は-2、Nの酸化数は+5になります。

分子の形を定性的に推測するのに最も有効であるとされているものに原子価殻電子対反発モデル(VSEPRモデル)があります。これはルイスの考え方を余り手を加えずに延長したものに基づいています。
そういうことからもルイス構造式を書くというのは意義のあることでしょう。

※NO3^-=[NO3]^-であればN1つから価電子が5つ、O1つから価電子が6つ、イオンの価数から電子が1つ、これで電子は合計が24個になります。この24個の電子をオクテットを満たすように4つの原子に割り振ります。この可能性は1つではありません。
分子から考えると可能性が絞られているところからスタートできます。

#3です。
ルイス構造を調べてみました。

仰るように価標を使っている表現であるようです。
私は電子式がルイス構造だと思っていました。

電子式という言葉は辞典には出てきませんね。
「電子式」はルイス構造を考える途中の表現であるということです。
でもルイスは電子式までしか提案していないようです。

「電子対の共有で結合が生じる」という、現在「共有結合」という名前で呼ばれているものを最初に提案したのがルイスです。「不活性元素の電子配置と同じになる」という「オクテット則」を提案したのも...続きを読む

Q硝酸分子の構造式を教えてください

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/StudentProjects/CompoundWebSites/1999/NitricAcid/properties.htm
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ベストアンサー

^^,ではこれではどうでしょう。

Q硫酸の構造式

硫酸の構造式は中央に硫黄があってそれの四方に二重結合の酸素2個と単結合のヒドロキシル基がありますよね?硫黄がオクテット則に反している気がするのですがどういうことなのでしょうか?配位結合の関係ですか?わかる方教えてください。

Aベストアンサー

高校の化学では物質が一定の規則で出来ていることを教えます。その規則は原子の構造から出てきます。周期表を見るとその構造がわかりますから規則もわかります。縦に並んだ元素には共通性があることも強調します。「周期表」という名前は似た性質の元素が繰り返して現れるからこそ付いたものだということになります。原子が大きくなれば構造も複雑になるわけですから上の方の元素にない性質を持つようになります。似ているが同じではないというのは当然のことです。でも共通点に着目しなければ規則になりません。行き当たりバッタリの暗記物にしてしまったのでは「科学」ではなくなります。O2があればS2がある、N2があればP2があるということを知ると生徒は驚きます。H2OがあればH2Sもあると言うと感心します。全部一つずつ覚えなければいけないと思っていたようです。S2もあるがそれ以外もある、P2もあるがそれ以外もあるというのは当然だろうと受け入れてくれます。右端の不活性元素の電子配置と同じになれば安定になるという手がかりで結合を考えます。これでイオンも分子もカバーします。こういうモデルでやりますからふつう構造を考えるのは20番までの元素です。水素はヘリウムの電子配置で考えます。残りはNe,Arで考えます。これがオクテット則になります。(ここでまた不活性元素も化合物を作るから不活性ではないと言い出す人が出てくると困ります。)

よく出てくる安定な分子はこの規則で考えていくことにします。H2OはあるがH3Oはない、HOもない。でもOH-,H3O+はあるということがすべてこの規則から出てきます。NH3はあるがNH4はない、でもNH4+はあるということも示します。オクテット則が守られているというのは重要な判断基準なのです。例外がぞろぞろ出てきては困ります。数が少ないから例外なんです。配位結合はオクテット則を満たすためには必要な考え方です。と同時にイオン結合から共有結合を考えるという昔よくやられていた方法を避けるためにも必要なものです。結果が同じであれば形式的にイオンを考えても構わないということでS6+1つにO2-を4つ組み合わせて共有結合のSO42-を作るというのは困るのです。中学校ではこの様に教えている先生がいるようです。後で修正できなくて困ります。6+のイオンになんかなるはずがないということは生徒にはわかりません。結果が同じになるからいいではないかと反論してきます。後でSの酸化数+6が出てきてまた元に戻ってしまいます。結局イオンと分子の区別がつかないままになります。あちこちの本にまだNa+とCl-が結合してNaClという分子を作るという記述があるのはこの流れだと思っています。S6+は形式荷電だといわれるかも知れませんが実荷電との違いは化学の初心者にはわかりません。結果が同じになるからといって操作的な表現を専門家がやるというのは困ります。

高等学校の化学では形式荷電で考えるというのは一切出てきません。
NH3+H2O→NH4++OH-
HCl+H2O→H3O++Cl-
の説明で困ります。
ここでは「電子対が片方から提供される」という元々の配位結合の考え方が素直です。ここでそう考えるのであれば硫酸でも硝酸でも使い分けをしないでやればいいと思います。
※ [NH4]+の+は全体としての意味です。でもどの原子の上にあるのかを敢えて答えるとしたらNということになります。その意味での電荷です。結合が成立する前のNH3についてNH3+は考えられません。[H3O]+についても同様です。

硫酸も硝酸もよく出てくる分子です。この規則の範囲内で説明できるのであればそれで説明したいと思っています。専門家はもっと詳しいことを知っているでしょう。でもいちいちそれを持ち込んでは混乱するだけです。

一酸化炭素も配位結合を使えばオクテットを満たすように表現できます。3重結合になります。N2と等電子構造になるので安定な分子であると言うことが出来ます。3重結合よりは2.5重の方が実際に近いのかもしれません。でも配位結合を使えばオクテットを満たさない不安定な化合物であるという印象を覆すことが出来ます。C=Oだけしか頭にないのとは差があります。酸素と混ぜただけでは反応しない安定な物質だと言うと生徒は驚きます。一酸化炭素中毒は酸素とすぐに結合するから酸素不足になると思っている生徒が結構います。

水質検査の本を見ていてアンモニア性窒素のところでNH4と書いてあるのが目についたことがあります。一冊ではありません。NH4+と書くかNH3と書くかのどちらかなのですがそのような区別がわからないようです。きちんとオクテットで結合を判断することが出来ていればわかることなんです。単なる記号の問題としか理解していないのではないでしょうか。この表現を高校の生物部がまた真似をします。研究発表の図表に出てきます。

高校の化学では物質が一定の規則で出来ていることを教えます。その規則は原子の構造から出てきます。周期表を見るとその構造がわかりますから規則もわかります。縦に並んだ元素には共通性があることも強調します。「周期表」という名前は似た性質の元素が繰り返して現れるからこそ付いたものだということになります。原子が大きくなれば構造も複雑になるわけですから上の方の元素にない性質を持つようになります。似ているが同じではないというのは当然のことです。でも共通点に着目しなければ規則になりません。...続きを読む


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