混成軌道の見分け方について。

質問

分子式が挙げられていて、印のついた原子の混成軌道を示すという問題の考え方がわかりません。

例えば
CH3COCH3の真ん中にあるC原子の混成軌道は？
と聞かれると、CとOは２重結合をして両隣の２つのC、あわせて３つの原子と結合しているからsp2混成軌道である。
という風に考えればいいんでしょうか？？

２重結合や、孤立電子対に関わっている原子の問題だとわからなくなってしまいます＞＜

考え方は一々、電子配置を考えずに分子構造を書いて判断すればよいならば、CH3OHのO原子は２つの孤立電子対を持っていますが、両隣のCとH原子が２つなのでsp3混成ではなくてsp混成になるのでしょうか…？？；

NH3のNの場合は孤立電子対も考えてsp3混成軌道であるということはわかってるんですが…

乱文ですがご回答よろしくお願いいたします。

回答No.2

Kemi33 · ベストアンサー

チョット混乱されてるようですね。考え方に統一が採れていないようです。

　まず，何の為に「混成軌道」を考えるか理解してられますか？

　結合を作るためです。そのため，「結合相手」の数だけ軌道（混成軌道）が必要になります。この時注意しないといけないのは，「孤立電子対」を収容するための軌道（混成軌道）も必要だという事です。

　つまり，『NH3のNの場合は孤立電子対も考えてsp3混成軌道である』の考え方で良いです。これは，「結合相手がＨ３個で孤立電子対１組 ⇒ 混成軌道は４つ必要 ⇒ sp3 混成軌道」です。

　他の場合も同様で，二重結合かどうかは考える必要がありません。混成軌道で結合を作った結果，さらに結合を作れる軌道が残っていれば追加の結合ができると考えれば良いです。追加の結合が１つなら元の混成軌道とで二重結合になり，追加の結合が２つなら元の混成軌道とで三重結合になるだけです。

　この考え方をお書きの例に当てはめてみます。

> CH3COCH3の真ん中にあるC原子の混成軌道は？
> と聞かれると、CとOは２重結合をして両隣の２つのC、あわせて３つの原子と結合しているからsp2混成軌道である。

　「CH3COCH3の真ん中にあるC原子」は両隣の２つのＣ原子とＯ原子の３つと結合しています。よって，混成軌道３つを作る sp2 混成です。

> CH3OHのO原子は２つの孤立電子対を持っていますが、両隣のCとH原子が２つなのでsp3混成ではなくてsp混成になるのでしょうか…？？；

　「CH3OHのO原子」は左のＣ原子と右のＨ原子と結合しています。そして「孤立電子対」を２組持っています。よって，混成軌道は４つ必要であり sp3 混成をしています。

　「NH3のNの場合」は先に書いた通りです。如何でしょうか。

回答No.1

noname#62864

電子配置を理解した上で、孤立電子対も考えて判断するのが基本です。
つまり、結合している相手原子の数と孤立電子対の数の合計で判断します。
水やアルコールの酸素であれば、相手の原子数が２で、孤立電子対が２ですので、合計が４となり、sp3混成になります。
ケトンの炭素では、相手の原子数が３で孤立電子対が０ですので、sp2ということになります。
すなわち、結果的にπ結合は除外されることになります。

では、なぜこのようになるかと言えば、電子対の反発が最少になるような構造が安定であるということです。つめり、共有電子対でも、孤立電子対でも、電子対であることに変わりはなく、電子対の相互の反発の原因になります。したがって、それらが空間的に最も離れるのが安定ということになるからです。
π結合の場合には、σ結合と同じ方向に伸びますので、除外して考えます。

なお、一部のヘテロ芳香族化合物などにおいて、このようにならないことがありますが、それは別の要因（芳香族性の有無など）の方が重要になる場合です。