Ｎ原子のｓｐ３混成軌道について教えてください．

質問

とある教科書で
Ｎ原子の基底状態
１ｓ　（↑↓）
２ｓ　（↑↓）
２ｐ　（↑↑↑）
となっており，ｓｐ３混成軌道をとる場合については
１ｓ　（↑↓）
ｓｐ３　（↑↑↑↑）
というような表記がされていました．

率直に・・・これは正しいのでしょうか？？
正しいのであれば，ｓｐ３混成軌道をとる場合，電子が一つ足りないのはなぜなのか．
また，間違っている場合は，電子の正しい軌道配置？を教えて頂ければと思います．

色々自分で調べては見たのですが，ほとんどの説明はカーボン原子で説明されているため，Ｎ原子についてはほとんど見あたりませんでした・・・．

御存知の方おられましたら，書き込みよろしくお願いします！！

回答No.1

inorganicchemist · ベストアンサー

間違ってます。

１ｓ　　（↑↓）
ｓｐ３　（↑↓、↑、↑、↑）

が正しい電子配置です。
四つの等価なsp3軌道のうち一つにはスピンが逆向きになるよう二つの電子が
収容され、残り三つに一つずつ電子が入ります。

電子が二つはいった軌道は非共有電子対に相当し
一つだけ入った軌道は不対電子に相当します。

お礼

どうもありがとうございました。

もやもやが取れました♪

回答No.4

noname#1472

inorganicchemistさん、どうもありがとうございます。窒素原子と他の原子との共有結合の説明にウエイトが移ってしまい、その中でｓｐ混成軌道とごちゃまぜになって、あげくに間違った説明をしてしまいました。
　おっしゃる通り、窒素原子がとるｓｐ３混成軌道の電子配置は（↑↓、↑、↑、↑）となります。↑で表されている３つの不対電子が他からの電子を受け取って電子対を作ります。

回答No.3

inorganicchemist

このサイトの規約に反するかもしれませんが、tomtomtomtomさんのために。

＞silkroadさん

混成軌道とはN原子中のs軌道とp軌道との混成により生じる軌道です。
水素は関係ありません。silkroadさんの論では一級～三級アミン中の
Nの軌道はどのように表現するのでしょう？

またメタンの場合にはC-H結合に２種類あることになってしまいます。

tomtomtomtomさんが混乱されないようにsilkroadさんご自身から訂正をお願いします。

回答No.2

noname#1472

１ｓ軌道はＫ殻、２ｓ軌道と２ｐ軌道はＬ殻の電子軌道で、Ｋ殻には２個、Ｌ殻には８個まで電子が入ります。
　エネルギーが低い電子軌道から電子が入りますよね？だからＮ原子の７個の電子はまずＫ殻の１ｓ軌道に２個入り、残り５個がＬ殻に入ります。Ｌ殻には２ｓ（電子２個まで）、２ｐ軌道（電子６個まで）があり、エネルギーが低い２ｓ軌道に２個入って、残り３個が２ｐ軌道に同じスピン量子数で入ります。ですから基底状態のＮ原子は
１ｓ（↑↓）
２ｓ（↑↓）
２ｐ（↑　↑　↑）

２ｐ軌道にある３つの↑は不対電子で共有結合にあずかることが出来るので、Ｎ原子は計３つの電子を受け取ることが出来ます。例えばアンモニア分子を形成するときにはＨ原子３個が必要ですがそれぞれのＨ原子から１ｓ軌道にあるただ１個の電子を受け取って、受け取った電子はＮ原子の２ｐ軌道の３つの電子（↑）とは逆のスピン量子数（↓）で入ります。

こうしてＮ原子の２ｐ軌道の電子とＨ原子の１ｓ軌道の電子との間でｓｐ３混成軌道をつくります。

アンモニア分子中でＮ原子からみると
１ｓ（↑↓）
２ｓ（↑↓）
２ｐ（↑↓　↑↓　↑↓）
のようになり、Ｈ原子からみると
１ｓ（↑↓）
のようになって共有結合しています。