結合と混成軌道

お、俺明日テストなんだ。でもがんばっちゃう

まず、電子の数がヘリウムやネオンと同じになると
その原子は安定化するということはご存知だろうか。

これはK核がちょうど電子でうまっている、
またはK核とL核がちょうど電子でうまっている状態だ。

逆に言えば原子は安定化するために電子をあげたりもらったりする。
この電子のやりとりでできるのが結合だ。

ではどの電子が結合に関わるのか。
高校までは価電子と呼ばれているが、
副核に電子が1個しかないものが結合に使われる。(この電子を不対電子という)
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昨日、L核の電子の入り方について話した。この順番は結合の数に大きく関わる。
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まずK核に2つ、
L核のS軌道に2つ、

L核のP1に1つ、
L核のP2に1つ、
L核のP3に1つ。

このとき不対電子が3つあることがわかるだろうか。
P1、P2、P3に1つづつしか電子がないからだ。

それから
L核のP1に2つ目、
L核のP2に2つ目、
L核のP3に2つ目、

2つ目の電子が入ってくると不対電子が1つづつ減り、最後には0になる。
この段階で結合の数が0になり、K核、L核が埋まる。


ここで共有結合の話をしよう。パンバラの単元に入っているので。
共有結合。
2つ原子があるとする。その原子はお互いに電子がほしい状態のものだ。
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この通り、お互いの電子をさしだして、
2つの電子を共有すればその副核に電子が2つ入るではないか。
ただ、共有しているので原子は離れることができない。つまり結合している。


さて、昨日S軌道・P軌道の話をしたけど、
実は結合すると軌道の形が変わってしまう。

まずこの話を聞いてほしい。
1本のオレンジジュースと3本のソーダを4人で公平に分けるにはどうすればいいか。
それは簡単なことだ。4本のジュースを混ぜ合わせて4等分すればいい。

いいたいことはわかるだろうか?
オレンジジュースがS軌道、ソーダがP軌道だ。

そう、S軌道と3つのP軌道は混ざり合って新しい4つの軌道をつくりだす。
この軌道をSP3混成軌道という。
この4つの軌道はまったく同じ形をしている。
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なおこの軌道は片方だけ極端に大きい。

この軌道には混ざり合う前と同じ数の電子が入っている。
つまり結合の本数が変わらないが、結合する方向と結合の長さが変わっている。

この段階まできてわかることがある。
水(H2O)がなぜ折れ曲がった形をしているのか。
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混成にはまだ続きがある。
S軌道1つとP軌道2つや、S軌道1つとP軌道1つの混成もある。
ではどう使い分けるのか。


2重結合を知っているだろうか。
となりの原子と2本の結合をもつ結合だ。

2本結合があるが実は違う方法で結合している。
1本目はσ(シグマ)結合といって混成した軌道を使って結合する。
2本目はπ(パイ)結合といってP軌道同士の結合を行っている。
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つまり2重結合をしているということはπ結合をしているということ、
そしてπ結合をしているということはP軌道を1つ持っているということだ。

P軌道1つをまぜることができないから、S軌道とP軌道2つという混成ができる。
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2重結合を2つ行っている、または3重結合を1つもっていると
π結合が2つあるから、p軌道が2つ混ぜられなくなる。
するとs軌道とp軌道1こで混成を行う。これがsp混成軌道。
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二酸化炭素が直線な理由もこれでわかるはず。


時間が遅いからすこしなげやり。


>バズくん
 それならうれしい。

 ただ自分でも完全に理解してるかが怪しい。

>つくえさん
 すこしうすいけどね

>あs
 なんでAsがついてこれないんだよっ

>ぱん
 残念ながら自分の教えられる時間も少ない
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by purqle | 2010-01-24 21:56 | 講座  

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