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大学1年 化学のsp混成軌道についての質問です。

(1)塩化ベリリウム(BeCl2)の結合状態について、sp混成軌道を用いて説明してみよう。基底状態にあるBe原子の2s軌道にある2個の電子対を解き、2p軌道に昇位させたのが励起状態Beである。このとき、2s軌道と2pz軌道が混成して二つのsp混成軌道をつくっている。

Q1、普通に考えたら2s軌道と2px軌道が混成すると考えてしまうのですが、なぜ2s軌道と2pz軌道が混成するのですか?


(2)有機化合物に見られるsp2混成軌道の例として、エチレンC2H4を見てみよう。炭素原子の励起状態を考える。この四つの不対電子のうち、2px軌道の1個の電子を除いた3個の電子(2s 2pz 2py軌道の電子)により、三つのsp2混成軌道がつくられる。

Q2、なぜ除いたのが2px軌道の1個の電子なのですか?


以上2つの質問です。この混成軌道はこれから化学をやる上でマスターしないといけないと言われたのですが、よくわからなかったため、質問させていただきました。軌道がなかなかイメージしにくく、理解できないのです。
どうか回答よろしくおねがいします。

A 回答 (2件)

A1. 先生が、 BeCl2分子がz軸に平行になるように座標軸をとったからです。

もし、BeCl2分子がx軸に平行になるように座標軸をとれば、2s軌道と2px軌道を混成することになります。座標軸のとり方によって混成に使われる軌道の「名前」が変わりますけど、混成した後の軌道の向きと形は座標軸のとり方によらず同じになります。


A2. 2px軌道を除いたのは、エチレン分子がyz平面に平行になるように座標軸をとったからです。もし、エチレン分子がxy平面に平行になるように座標軸をとれば、2pz軌道を除くことになります。電子を1個だけ除いたのは、炭素原子の周りに3個の原子があるから(炭素原子が3個の原子と共有結合しているから)です。

炭素原子が2個の原子と共有結合していれば、電子を2個除いて二つのsp混成軌道をつくります。
炭素原子が3個の原子と共有結合していれば、電子を1個除いて三つのsp2混成軌道をつくります。
炭素原子が4個の原子と共有結合していれば、電子を除かずに四つのsp3混成軌道をつくります。

除かれる電子の数は、ふつうの有機化合物であれば、炭素原子の周りにある原子の数で決まります(炭素原子が1個の原子や5個以上の原子と共有結合していたり、ラジカルだったりカルボカチオンだったりカルボアニオンだったりしたときにどうなるのかは、先生にきいてください)。
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この回答へのお礼

大変遅れてしまい、すみません。
回答ありがとうございました。

お礼日時:2010/08/21 15:01

>普通に考えたら2s軌道と2px軌道が混成する


なぜそう思われましたか?

>なぜ除いたのが2px軌道の1個の電子
コレが2sじゃない、というのは理解できる(感覚的にそう感じる)のですね?

この回答への補足

>なぜそう思われましたか?

素直に2pxは2px、2py、2pzある中で他の2つよりも一番始めに関係すると思ったからです。

>コレが2sじゃない、というのは理解できる(感覚的にそう感じる)のですね?

2sと2pはエネルギーが違うからでしょうか?

補足日時:2010/05/26 04:00
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