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10.1:

VSEPR理論と基本形状

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VSEPR Theory and the Basic Shapes

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価電子殻電子対反発理論 VSEPR理論)は 分子構造を予測するための ツールとして機能します その対象は 単一の結合 複数の結合 または単独のペアに関与する 電子である可能性があります 負に帯電した電子群は 互いに反発し 反発を最小限に抑えるために お互いから可能な限り最大距離に 滞在しようとすると 仮定しています 一緒に結ばれた風船のセットを 想像してみてください それぞれの風船は 可能な限り 他の風船から離れた方向を 向いています 分子の形状は 中心原子の周りにある 様々な電子群の 配置によって決まります フッ化ベリリウムは 中心原子の周りに 2つの電子基を持っています VSEPR理論によると これらの電子基の間の反発は 最大の離間によって 達成されます したがって 結合角は 180度であり 分子形状は直線的です 三フッ化ホウ素には 中央のホウ素原子の周りに 3つの電子基があります これらの電子基間の反発は 結合の角度を120度と 仮定することによって 最小にすることができます VSEPR理論は分子が 三角平面幾何学を 表わすことを予測します メタンの場合 中心の 炭素原子の周りには 4つの電子群が存在します 結合角が109.5度で 分子が三次元四面体幾何学を 仮定したとき それらの電子基は最も遠くにある 5つの風船を結びつけた場合 3つの風船が1つの平面内にあり 残りの2つの風船が 平面の両側にあるときに 最大の分離が得られます 五塩化リンは 中心原子の周りに 5つの電子基を持っています 3つの赤道上の塩素原子は 100度と20度の結合角で 分離され 三角平面配置を想定しています 平面の上下には塩素原子が それぞれ1個ずつあります 赤道上の塩素原子と 軸上の塩素原子の間の角度は 90度です 分子は三角二錐体の 形状をしています 六フッ化硫黄では 硫黄原子の周りに 6つの電子グループがあります 4 つのグループは 単一の平面を占めます 他の2つの電子基は この平面の両側にあります 分子の形状は八面体です すべての結合は等価であり 結合角は90度です これらの例から 中心原子の周りに 2〜6個の 結合電子基があることで 5つの基本的な分子形状である 直線状 三角平面状 四面体状 三角二錐体状 八面体状に なることがわかります

10.1:

VSEPR理論と基本形状

VSEPR 理論の概要

原子価殻電子対反発則(VSEPR理論)は、ルイス構造の結合数と孤立電子対の数を調べることで、分子の中心原子を中心としたおおよその結合角を含む分子構造を予測することができます。VSEPRモデルでは、中心原子の価電殻内の電子対は、電子対間の距離を最大にすることで、電子対間の反発を最小にする配置をとると仮定しています。中心原子の価電殻内の電子は、主に結合原子の間に位置する結合電子対、または孤立電子対を形成します。これらの電子の静電的な反発は、電子密度の高いさまざまな領域が互いに可能な限り離れた位置にあるときに小さくなります。

VSEPR理論は、各中心原子の周りの電子対の配置を予測し、通常、分子内の原子の正しい配置を予測します。しかし、この理論では電子対の反発しか考慮していないことを理解しておく必要があります。この理論は電子対の反発のみを考慮しており、核-核間の反発や核-電子間の引力などの他の相互作用も、特定の分子構造での原子の最終的な配置に関与しています。

VSEPR 理論の応用

VSEPR理論は、分子の構造を予測するために使用することができます。例えば、ガス状のCO2分子の構造を予測してみましょう。CO2のルイス構造(図1)では、中心の炭素原子の周りには2つの電子基しかありません。2つの結合基があり、中心原子に孤立電子対がないため、結合は可能な限り離れており、電子密度の高いこれらの領域が中心原子の反対側にある場合、これらの領域間の静電反発は最小限に抑えられます。結合の角度は180℃です。

下の表は、電子密度の高い領域(結合や孤立電子対)間の反発を最小にするための電子ペアの形状を示したものです。分子の中心となる原子の周りに電子密度の高い領域が2つある場合は直線状、3つある場合は三角錐状、4つある場合は四面体状、5つある場合は三角両錐状、6つある場合は八面体状になります。

  BeF2 BF3 CH4 PCl5 SF6
電子領域の数 2 3 4 5 6
電子領域の配置 直線; 180° 角度 三角錐の平面; すべての角度 120° 四面体; すべての角度 109.5° 三角両錐, 角度 90° もしくは 120°. 八面体; すべての角度 90° もしくは 180°.
空間配置 Image2 Image3 Image4 Image5 Image6

表 1. VSEPR 理論によって予測される基本的な電子対形状は、電子密度の領域(結合または孤立電子対)の周囲の空間を最大化します。

この文章は 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 7.6 : Molecular Structure and Polarity から引用したものです。