10.2
VSEPR理論と孤立電子対の効果
分子の形状を予測するには 中心原子が結合電子対と 孤立電子対（ローンペア）の両方を 持っている場合には より多くのステップが必要です アンモニアの窒素原子は 4つの電子群が四面体状に 配置されており 3つの結合電子対と 1つのローンペアで 構成されています ローンペアの電子は結合電子対よりも 大きな空間を 占めています これは 結合電子対が 2つの原子核で共有されて いるのに対し 単独電子対は 1つの原子核にしか 結合していないからです H-N-H結合角は メタンにおいて予想される 四面体角109度よりも 小さくなっています この結合角の圧縮は 隣接する結合電子対に ローンペアが及ぼす反発力に 起因しています このような電子対の配置は 電子対幾何学と呼ばれています 分子幾何学は 原子の配置を記述したもので 電子対幾何学とは異なります アンモニアの電子対幾何学は 四面体であるのに対し 分子形状は三角錐です 水分子も 中心原子の周りに4つの 電子対を持っています 電子対の幾何学的形状も四面体で 結合電子対が2つ ローンペアが2つあります ローンペア間の反発力は ローンペア-結合電子対と 結合電子対-結合電子対の 反発力よりも大きくなっています 2つのローンペアによって 発揮されるより大きな反発は さらに水分子の H-O-H結合角を圧縮します それは理想的な 四面体結合角よりも はるかに小さく 分子の形状が曲がっています メタン アンモニア 水などの 4つの電子基を持つ 分子を見てみると 分子の幾何学的形状に対する ローンペアの効果が 明らかになります ローンペアの数が増えると 結合角は 小さくなります VSEPR理論では 線形 三角平面 四面体の 電子対幾何学のそれぞれにおいて 末端原子の位置は 構造的に等価です ローンペアは これらの どの原子でも置換できます しかしながら 三角二錐体電子対幾何学では 軸方向の位置と 赤道方向の位置という 2つの異なる位置があり これらの位置は 単独のペアによって 置換されることができます 軸方向の位置は90度の 結合角で囲まれていますが 赤道方向の位置は 120度の結合角のため より多くのスペースが 利用できます ローンペアは 赤道位置を好みます 三角二錐体の電子対の 幾何学的形状を持つ3つの例を 考えてみてください 四フッ化硫黄は 1つの電子対を持ち 分子構造はシーソー型です 三フッ化臭素は 赤道上に2個の電子対を持ち すべて赤道方向に配置されており 分子構造はT字型です 二フッ化キセノンは3つの 電子対を持ち 分子は直線的です 中心原子が6つの 電子基を持つ場合 電子対の形状は 五フッ化臭素に見られるように 八面体になります ローンペア電子は それらがすべて等価であるため 任意の位置を 占めることができます 分子幾何学は
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