『ボヘミアン・ラプソディ』はなぜ人々を魅了したのか >>

こんばんは。

[SiF6]2- のSiの軌道はsp3d混成軌道になるらしいのですが
Fを6つ結合できるようにするために
3s、3p×3、4s×1、3d×1を使うのかと思って
s2p3d軌道??とよくわからなくなってしまいました。

どの軌道を混成するのですか?

A 回答 (1件)

d2sp3ではないですか?

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    • 1
この回答へのお礼

ご指摘ありがとうございます。
その通りでした;
dが2ですね。つじつまあいそうです。

ありがとうございました。

お礼日時:2012/05/30 09:44

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Q硫酸や五塩化リンなどの(疑似)sp3d2、sp3d混成軌道について

こんばんは。
この前、化学結合論に関する本を読んでいたんですが
その本の中で「硫酸や五フッ化リンなどの三周期元素は3d軌道を使った
混成軌道を作ると思われがちだが、実際はエネルギーが高くほとんど結合には使われていない。」
と書いてありました。
確かに3d軌道とは少しエネルギー差が大きいと思うのですが、
それなら一体どうやって六本や五本の結合手を出せるのでしょうか?
どうか詳しい方、教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>硫酸イオンの構造では二重結合が2本含まれています…
こっちの方は、問題無く二重結合では「ない」ですね。大学以上では絶対に二重結合だとは教えません。
ただ価数としては(HO)2S^2+(-O^-)2になるので6+で四配位六価と言えます。

リンの方ですが、確かにおっしゃるとおりですね。電子二個多いです。
でもなー、三中心結合に四電子を入れると結合と反結合の両方のMOに電子が入ってしまうので、ちょっと不満が残ります。
元の原子軌道が三つなので、MOも三つ出来、「結合」「非結合」「反結合」となるはずですね。
そこで「結合」と「非結合」に二つずつ電子を入れてやると収まるのですが、オクテット則からは外れますね。
今のところオクテット則から外れても三中心四電子結合だと考えるしかないようです。(恥;
いつもここの処が割り切れないんです、今回は忘れていました、済みません。

Qd軌道も含めた混成軌道

sp,sp2,sp3のBeCl2,BF3,SnCl2,CH4,NH3,H2Oなどはs軌道とp軌道しか混成に関与していませんが、他にd軌道をも含めた混成軌道はどんなものがあって、混成軌道の形はどうなっているのか、どなたか教えてください。

Aベストアンサー

d軌道を含めた混成としては、d2sp3混成軌道やdsp2混成軌道などが代表的なものだと思います。
前者は6配位の正8面体型構造であり、後者は4配位の平面状で、正方形の中心から頂点方向に延びる軌道です。


http://www.shse.u-hyogo.ac.jp/kumagai/eac/chem/lec14-2.html

Q原子価結合法と分子軌道法

原子価結合法と分子軌道法の違いが
いまいち分かりません。
数式ばかり並べられているのを見ても
どこがどう違うのかを言葉でうまく表現出来ません。
本なども読んでみたのですが、どれも難しすぎて、明確にどこがどう違うのかが分かりません。
どなたか分かりやすく、これらの違いを説明してくださいませんか?

Aベストアンサー

レスが付かないようなので、一言。
このサイトのココ↓
http://okwave.jp/kotaeru.php3?q=561839
に大変詳しく、分かりやすい解説が載っていますよ。一度ご参照してみてください。

参考URL:http://okwave.jp/kotaeru.php3?q=561839

Q錯イオンについて

昨日久しぶりに図書館に行ってみたら、以前にrei00さんが紹介して下さった
『暗記しないで化学入門(平山令明 著)』が見つかったので借りてきました。
まだ半分しか読んでませんが、いろいろと理解が深まってきたような気がします。

それでもまだよく解らないのが錯イオンのことなんです。
まずこの中の記述によると、p軌道まで電子が一杯(価電子8個)になると、
安定になるということですよね?

で、Fe2+がd2sp3混成軌道になったり、Coがd2sp3混成軌道になるのは
なんとなくは理解できました。(間違った理解かもしれませんが(^^;

これだとAl3+はsp3混成軌道になりそうだ・・・、と思うんです。
しかし、実際はsp3d2混成軌道になることが多いんですよね?
この”d2”ってのはどうなってるんでしょう??
これだと逆に不安定になっていそうな感じがするのですが・・・。

他にCo2+も、sp3混成・sp3d2混成の両方をするんですよね?
う~ん・・。全く解りません・・・。(T_T)
というか、たぶん最初から何か勘違いしてると思うんです。
今日、学校の物理の先生にこの事を質問してみたのですが、
『大学で習ったけど忘れた』とか言われてしまったんです。(笑
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よろしくお願いします。m(_ _)m

(いま読んだら何を書いてあるか解りづらいですね・・・すみません。)

昨日久しぶりに図書館に行ってみたら、以前にrei00さんが紹介して下さった
『暗記しないで化学入門(平山令明 著)』が見つかったので借りてきました。
まだ半分しか読んでませんが、いろいろと理解が深まってきたような気がします。

それでもまだよく解らないのが錯イオンのことなんです。
まずこの中の記述によると、p軌道まで電子が一杯(価電子8個)になると、
安定になるということですよね?

で、Fe2+がd2sp3混成軌道になったり、Coがd2sp3混成軌道になるのは
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Aベストアンサー

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  遷移金属錯体の安定性を推し量る目安として、オクテット則に似た18電子則というものがあります。これにはオクテット則以上に多くの例外があるので混乱を避けるためにここでは説明しません。

>これだとAl3+はsp3混成軌道になりそうだ・・・、と思うんです。
>しかし、実際はsp3d2混成軌道になることが多いんですよね?
>この”d2”ってのはどうなってるんでしょう??
>これだと逆に不安定になっていそうな感じがするのですが・・・。

まずは「なぜ使われるd 軌道は二つなのか」
Al原子は最外殻電子を3個もっていますからAl3+では最外殻電子はゼロ。そこに6個のアクア配位子が2電子ずつ合計12電子を供与します。ひとつの軌道には2電子収容できますので12電子全てを収容するには6つの軌道が必要です。3s 軌道ひとつと3p 軌道三つ、残り二つ足りません。そこでこの不足分を3d 軌道でまかなおうということです。ここで注意して欲しいのはエネルギー準位が満たされる順序について。化学の授業のどこかで1s →2s →2p →3s →3p →4s →3d と習ったはずですが、今回の話の場合には4sを飛ばして3d 軌道が選ばれます。

「何故sp3ではなくsp3d2か」
配位数や配位様式などの錯体構造は、中心元素の種類や形式電荷だけで決定されるのではなく、むしろ配位子が形作る電場から中心元素が受ける静電的影響により決定されます。すなわち静電場が中心元素の各軌道間に様々なエネルギー差を生じさせ→軌道の混成に影響を与える→分子構造が決定されます。Al3+と水の場合には「アクア配位子が強い静電場を形成し、アルミニウムがその影響を受ける。その中ではsp3四面体構造よりもsp3d2八面体構造が安定となる」のです。

(蛇足ですが周期表でアルミニウムの上に位置するホウ素の場合には対応するd軌道がありません(2d?)。そのため配位子が超強力な電場を形成してもd軌道との混成ができず、アルミニウムのような多配位を取れないのです。対応するd軌道を有している場合でも、配位子が嵩高ければ立体反発による配位数の制限を考えなければなりません。錯体に限らず化合物の安定性を考える場合には、特定の元素のエネルギーのみに着目するのではなく分子全体のエネルギー、系全体のエネルギーを考えねばなりません。今回の場合にも厳密には静電場以外にも考慮しなければならないファクターがあるのです。でも大学に入って好きな学問に費やす時間が出来るまでは「水溶液中のアルミニウムイオンは6配位の状態で安定」と暗記しておくしかない、かな?)


>Fe2+がd2sp3混成軌道になったり、Coがd2sp3混成軌道になるのは
>なんとなくは理解できました。
>他にCo2+も、sp3混成・sp3d2混成の両方をするんですよね?

次は遷移金属ですね。遷移金属錯体に関しては配位子から与えられる電子以外に中心金属イオンが有しているd電子の数およびそれが収まっている軌道にも気を配る必要があります。遷移金属錯体で平面四配位をとる理由の多くは、この「金属イオンが有しているd電子」によって特定の方向から配位子が接近出来ないためです。  さて、本題に戻ります。この金属ならばこの混成、という考え方はやめた方がよいと思いますよ。先ほども述べましたが錯体の構造は配位子の数だけでなく、その種類にも大きな影響を受けます。配位子場が中心金属に与える静電的影響の大きさ(分光化学系列;CN- > NH3 > H2O > OH- > F- > Cl- > Br- > I-)の変化によって正四面体になったり、平面四角形になったりします。例えば配位子に結合している官能基の一部(金属とは直接結合していない部分)を変えるだけで構造が劇的に変化するものもあります。見た目が変化しなくてもd2sp3 → sp3d2への変化とかもありますよ。
  無責任ですが(すいません)詳細は結晶場理論や分子軌道法、無機化学、錯体化学をご自分で学んでください。


<<以上、自信なし!! 以下は自信あり(笑)>>

なににせよ、いろいろ疑問を持つことは非常に良いことです。そしてガンガン質問するのも素晴らしいことです。あなたの質問のセンスも見事だと思います。最近は大学の化学系研究室などでは何も質問しないと同時に教官や先輩から指示されたことだけしかできない学生が増えていると聞いています。あなたのように前向きな姿勢で学問研究に取り組む人が増えてくれたら研究室の活性化が図れてよいのではないか、と思います... 是非化学系に進んで欲しいと個人的には思っています。

  典型元素だけで形成される安定化合物の多くはオクテット則を満たしているものが多いですね。オクテットを達成することは安定化のための重要な因子ですが、無条件で何よりも優先されるわけではありません。例えばSi、P、Sなど第3周期の右部分の元素を含む安定な物質の中にはオクテット則を満たしていないものもあります(例えばPF6- など)。これらの化合物の中心元素は水溶液中のアルミニウムイオンと同様に3s、3p、3d 軌道混成しており5配位あるいは6配位の化合物を形作っています。
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Qリンはなぜ5本の共有結合ができるのですか?(オクテット則に反している?))

大学一年生の授業で最外電子殻に8個の電子がはいっていると安定ということを習いました。しかし、リン酸のリンや硫酸の硫黄をみていると5個の共有結合があります。これはオクテット則に反するのと思うのですがどう説明するのでしょうか?どなたか教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

疑問に思われる事ご尤もです。
各電子殻に入る事の出来る最大電子数はご存じと思います。
K:2個 L:8個 M:18個 N:32個 ・・・・2×n二乗個
まで入ることが出来ます、リンや硫黄は第三周期の原子ですから。最外電子殻のM殻に無理に詰め込めば18個まで入れることが可能です、ではなぜ「最外電子殻に8コの電子が入れば安定」と言うのか。
「電子軌道」という言葉はもう学ばれましたでしょうか。各々の電子殻は更に(エネルギーが)下から順にs軌道(最大入り数2個)、p軌道(最大入り数6個)、d軌道(最大入り数10個)・・・・に分かれています。K殻はs軌道だけ、L殻はs軌道とp軌道、M殻はs軌道とp軌道とd軌道・・・・を持っています。各電子殻のs軌道とp軌道だけで考えればオクテット則が成り立つのです。第三周期以降の原子は場合によっては(結合相手の電子殻との相互作用によっては)d軌道も使ったりしますから、価電子が9個以上になることも有るのです。

QPF5のP原子はどのような混成をし、どのような分子構造

すみませんが、PF5のP原子はどのような混成をし、どのような分子構造をとるか教えて下さい。

Aベストアンサー

> 混成
「sp^3d」と思われます。

> 分子構造
「三角両錐構造」と思われます。
http://plus.maths.org/issue39/features/colva/
↑のサイトの下から2つめの画像を参照して下さい。

Qヤーンテラー効果について

ヤーンテラー効果について勉強したのですがよく分かりません。もし分かりやすく説明してくれる方がいればよろしくお願いします。

Aベストアンサー

Jahn-Teller効果ですか.むずかしいですよね~.ということで,「わかりやすく,イメージをつかむ」というのをモットーに(!?),ここではJahn-Teller効果の一例である「正方晶ひずみ」のお話をします.


正方晶ひずみをチョー簡単に言ってしまえば,
「Cu錯体がなぜ正方形配位型なのか」
を説明したものなのです.

じゃあ,なんでそうなるのっ?(古っ!)って思いますよね.そこで,結晶場理論をもとにこれを説明します.


そもそも,d錯体って,八面体配位であるか,四面体配位ですよね(ただ,四面体配位は例が少ないので省略します).例えば,Fe錯体なんかはたいてい八面体配位(配位子が6個)って教わりましたね.しかし,Cu錯体やPt錯体などはなぜか正方形の配位をとります.本来であれば,八面体配位をとったほうがよさそうな感じがしますよね.だって,FeとCuって電子が3つしか違わないから.

ここで,Jahn-Teller効果にもとづく正方晶ひずみという効果が生じてきます.これって何かというと,z軸方向の配位距離(金属と配位子との距離)が伸び,xy方向の配位距離が縮まるのです.つまり,八面体を横からグシャッとつぶして縦にビヨーンと引っ張った感じになります.

このような傾向は,d軌道の電子が多いほど起こりやすくなります.
こうやって,もしもz軸方向の配位距離が無限に伸びてしまったら?そう,z軸方向の配位子はどっかに飛んでいってしまい,結果として正方形状に並んだ4つの配位子だけが残ります.

つまり,「Cu錯体が正方形配位であるのは,八面体がひずんでz軸方向の配位子がなくなったからである」といえましょう.


しかし,「なんでd軌道の電子が増えるとz軸方向に伸びるの?」と思われますよね.これは電子軌道理論で説明できます.
八面体のときは,d軌道は3:2に分裂してますよね.低エネルギーで縮退している3軌道はdxy,dyz,dzxで,高エネルギーのそれはd(xx-yy),dzzです.さて,d軌道の電子が増えると,実は二重および三重に縮退していた軌道が分裂して,2:1:1:1とこま切れになってしまいます.具体的には,z因子を含む軌道(dyz,dzx,dzz)の3つのエネルギーが低下します.(なんでそうなるのかについてはムズカシイので省略させてください)


う~ん,なにやらムズカシイお話になってしまいましたね.
でも,「d軌道の縮退が変化する=配位の形も変化する」ということはなんとなく予想できますよね.これを理論的に説明したのがJahn-Teller効果です.


こんな稚拙な説明でわかっていただけたでしょうか.
もし,「この文章のここがよくわからない」などがありましたら,補足をお願いいたします.また,これ以上の内容についてはShriver(シュライバー)著『無機化学』p.354あたりに書いてあるので,そちらをご覧ください.

Jahn-Teller効果ですか.むずかしいですよね~.ということで,「わかりやすく,イメージをつかむ」というのをモットーに(!?),ここではJahn-Teller効果の一例である「正方晶ひずみ」のお話をします.


正方晶ひずみをチョー簡単に言ってしまえば,
「Cu錯体がなぜ正方形配位型なのか」
を説明したものなのです.

じゃあ,なんでそうなるのっ?(古っ!)って思いますよね.そこで,結晶場理論をもとにこれを説明します.


そもそも,d錯体って,八面体配位であるか,四面体配位ですよね(ただ,四...続きを読む

Qリン原子の混成軌道

ちょっと専門的な話になるのですが、リン原子は空の3d軌道を使って、超原子価分子を生成することができますよね?
リン原子は最大いくつまで結合することができるのでしょうか?tetrabutylphosphonium halide等はよく知られていますが、そのリン原子に更なる結合も可能だと。
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Aベストアンサー

Bu4POH + nAcOH -> ?
と言う反応に関してですが、私もこの反応については良く知りません。
しかし、酢酸イオンの求核性の低さ、立体障害、ブチル基の電子求引性の低さ、キレート型配位子が一つも無いことなどから、この反応の生成物はホスホランではなくて、単なるイオン性化合物だと思いますが?
また、過剰の酢酸を存在させても、6はいい以上への配位数増加は見られないと思います。結局溶液中に見えるのはBu4P^+イオンだと思いますが。フッ化物イオンくらい強いルイス塩基を使えば、配位が見えるかもしれません。

私も本をチェックしましたが、確かに7配位化合物の存在が示唆されています。
また、ケイ素などでは7配位化合物が知られています。
これらにおいても、多中心型の結合を考えることで結合は説明できます。
ただし、錯体の構造によって考えるべき多中心結合は変わることがありますので、ご注意下さい。
5はいいの場合でも、trigonal bypiramidalとsquare pyramidalでは違います。

三中心結合で考えるのも良いですが、もっと簡単にドナー・アクセプター型の結合形成で説明することも多いです。
要するに、X-E-Lという三中心型の結合が、X-Eの背面にLが配位してきて生成したのだ、という考え方で、この場合はX-Eのシグマスター結合にLが電子供与した、として結合形成を考えます。

本に載っているアミノ基やアルコキシ基などの中性配位子が配位した化合物の場合も、同様に考えます。
Si-R, P-R, C-R, S-Rなどのシグマスター軌道にアミノ基が電子供与したドナー・アクセプター相互作用として説明することが多いです。

Bu4POH + nAcOH -> ?
と言う反応に関してですが、私もこの反応については良く知りません。
しかし、酢酸イオンの求核性の低さ、立体障害、ブチル基の電子求引性の低さ、キレート型配位子が一つも無いことなどから、この反応の生成物はホスホランではなくて、単なるイオン性化合物だと思いますが?
また、過剰の酢酸を存在させても、6はいい以上への配位数増加は見られないと思います。結局溶液中に見えるのはBu4P^+イオンだと思いますが。フッ化物イオンくらい強いルイス塩基を使えば、配位が見えるかもしれま...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。

Aベストアンサー

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。
つまり、全溶液100ml中に何gの薬液が溶けているか?
ということです。
w/v%のwはg(グラム)でvは100mlです。

Q細胞が小さいことの意味

学校で友達と討論になったのですが、単細胞生物以外のある程度の大きさをもった生物、人間や犬などの細胞が小さい理由はなんでしょうか。
逆説的に、細胞が大きかった場合は傷ついてしまいやすそう、細胞分裂に時間がかかり成長の妨げになりそうなど考えられるのですが、明確な理由はいまいち釈然としません。どなたか教えて下さい。

Aベストアンサー

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例えば、一立方センチメートル分の空間があるとします。その中に同じ一立方センチメートル(縦横斜め、それぞれ1センチ)の箱をいれたとすると、その表面積は大体6cm2ぐらい。しかし縦横斜めそれぞれ0.1センチの箱なら同じ空間に何個も入るので、表面積を合計すれば、一辺1センチの箱を入れるよりもずっと表面積があがるのです。これは細胞も同じ。サイズを小さくすれば数を増やせます。一空間あたりの数が増えれば表面積もあがります。

表面積がたくさんあれば、栄養素の吸収量が増えます。だから細胞は
小さいほうが有利なのです。