ルイス構造

形式電荷の絶対値の小さいルイス構造はより安定するらしいのですがそれはどの形式電荷を構造ごとに比べたときのことなのでしょうか？形式電荷の合計はその分子の電荷と等しくなるので比べたところでどの構造も同じだと思うのですが？

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2011/07/31 21:29

＃１です。

補足に書いていただいた式のうち、上の２つが残るとしていいでしょう。

（１）(ＮＣＳ)^-
Ｎ=Ｃ=Ｓ　　Ｎ：－１、Ｃ：０、Ｓ，０
Ｎ≡Ｃ-Ｓ　　Ｎ：０、Ｃ：０、Ｓ：－１

この２つはルイス構造の範囲では優劣を付けることができません。
原子の配置は同じで電子配置だけが異なっています。
形式電荷の値は１つの原子だけが－１です。
こういう関係の構造は「共鳴構造」であるとして説明されていると思います。
共鳴構造があると安定化するというのも判断の中に含まれているようです。

原子の配置の異なるものが共鳴構造になることは考えなくてもいいでしょう。
（２）(ＣＮＳ)^-
では形式電荷が－２という大きな値になっています。
これが元々のご質問にあった「形式電荷の絶対値の大きいものは除外できる」という判断の対象になる構造です。

（３）(ＳＮＣ)^-　の場合、
Ｓ-Ｎ≡Ｃ　Ｓ：－１，Ｎ＋１、Ｃ：－１
これはちょっと判断が難しいです。
・一番陽性な元素であるＣが－１になっていること
・この原子配置での共鳴構造がないこと
・形式電荷の分布が（１）に比べて複雑であること
から（１）とは同等ではないだろうと判断できそうです。
（これはもっと詳しい判断ができる人がおられるといいのですが）

参考：シュライバーの無機化学では
ＢＦ３の構造について
（イ）オクテットを満たさない一重結合だけの構造
（ロ）オクテットを満たすように３つのＢとＦの間の結合の１つを二重結合にした構造
の比較が載っています。
（ロ）はオクテットを満たしているが形式電荷が現れます。Ｂ：－１、Ｆ：＋１
これは電気陰性度の大きいＦが正の形式電荷を持ってしまうということで構造の第一近似としては（イ）の方がいいだろうという説明をしています。

電気陰性度も一つの判断材料になっているようです。
一酸化炭素の場合、ルイス構造ではＣ≡ＯでＣ：－１、Ｏ：＋１になります。
これもＣ＝ＯとＣ≡Ｏが共鳴構造になっているとすると実際に近くなるようです。

＃２に書かれている形式電荷はルイス構造を考えている時のものではありません。
酸化数を考える時の形式電荷です。
「形式電荷」という言葉には２通りの意味があるのです。

違いは
ルイス構造の場合　　共有電子対の電子を両方の原子に対等に所属させる
酸化数の場合　　　　共有電子対の電子を丸々電気陰性度の大きい方の原子だけに所属させてしまう

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2011/07/31 13:59

>ここから安定な構造を探す

それには意味がありません。
イチオシアン酸イオン(-^Ｎ=Ｃ=Ｓ⇄Ｎ≡Ｃ－Ｓ^-、平衡ではなく共鳴)の構造は示した通りです。
形式電荷は常に炭素が4+、窒素が3-、イオウが2-。

No.1 回答者： htms42 回答日時： 2011/07/31 10:07

＞形式電荷の合計はその分子の電荷と等しくなるので比べたところでどの構造も同じだと思うのですが？

どういう形式電荷が現れるかで構造を判定しています。
合計が等しくなるというのは形式電荷を割り振って行く時の原則の一つです。

形式電荷の合計が－１であっても
（－１，０）の場合も（－２、＋１）の場合も（－１、－１、＋１）の場合もあるでしょう。
電荷が一か所に集中するのは分散しているよりも不安定だろうという判断です。

その前に、ルイス構造を作り出していく手順があります。
電子式を作った段階で可能な構造が１つして出てこないのであればこの判断は必要ではありません。
その場合、電荷は全体に所属するとして形式電荷を書かないというのもルイス構造です。
電子式だけでもいいのですが普通はその中の共有電子対を価標に変えて書いています。

可能なルイス構造が２つ以上出てきた時には何らかの判断が必要になります。その時に使われるのがこの判断です。

適当な例を選んで実際にルイス構造を書いてみて下さい。
実際にやらずに質問をしているような印象を受けますが、どうでしょう。

もし実際にやってみて分からなくなったというのであれば
その例を補足欄に書いて下さい。
ご自分でやって得られた可能なルイス構造に形式電荷を割り振ったものも書き添えて下さい。

この回答への補足

ＮＣＳ＾－については

（ＮＣＳ）＾－
Ｎ：５－４－４／２＝－1
Ｃ：４－０－８／２＝０
Ｓ：６－４－４／２＝０
（ＮＣＳ）＾－
Ｎ：５－２－６／２＝－1
Ｃ：４－０－８／２＝０
Ｓ：６－６－２／２＝－1
（ＣＳＮ）＾－
Ｎ：５－４－４／２＝－1
Ｃ：４－４－４／２＝－2
Ｓ：６－０－８／２＝２
（ＳＮＣ）＾－
Ｎ：５－０－８／２＝１
Ｃ：４－４－４／２＝－2
Ｓ：６－４－４／２＝０
（ＳＮＣ）＾－
Ｎ：５－０－８／２＝１
Ｃ：４－２－６／２＝－1
Ｓ：６－６－２／２＝－1
これらのルイス構造が成り立ちますがここから安定な構造を探す場合どのようにするのでしょうか詳しくよろしくお願いします

補足日時：2011/07/31 11:04