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10.1: VSEPR理論と基本形状
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Chemistry

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VSEPR Theory and the Basic Shapes
 
書き起こし

10.1: VSEPR理論と基本形状

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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。

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