15族のカテネーションの作りやすさ

質問

学校の授業で15族のカテネーションの作りやすさは

N<P>As>…

となると聞いたのですが理由がいまいち理解できません。
P原子以降は原子の大きさが大きくなるから結合エネルギーも
弱くなると思いますからP>As>…は理解できますが問題はN原子です。

記憶があいまいなのですが、教授はローンペアを理由にしてました。

くわしく教えてください。

回答No.1

DexMachina · ベストアンサー

P>As>・・・については、tanuki-no-pontaさんの推測通りでしょう。
N<Pについても、やはり仰るとおり孤立電子対が原因だと思います。

作図の都合上、結合も孤立電子対も棒一本で済ませてしまいますが・・・

　　←→
　＼　　 /／
　　Ｎ─Ｎ
／/　　　＼

　 ←───→
＼　　　　　　　　/　／
　　＼　　　　　/／
　　　 Ｐ──Ｐ
　　／/　　 　 ＼
／　/　　　　　　　＼

上のように、窒素に比べてリンは結合距離が長い分、それぞれの原子の
孤立電子対間(或いは結合と孤立電子対の間)の距離も長くなります。

孤立電子対同士の反発は電磁気と考えていいでしょうから、反発力は
距離の2乗に反比例することになります。
従って、距離が非常に近いと反発も大きくなる一方、ある程度以上離れて
しまうと結合力に対して非常に小さくなってしまい、影響が殆どなくなると
考えられます。

つまり、窒素ではその反発力の影響が大きく、結合軸の回転で孤立電子対
同士が同じ方向に揃う状態になると結合が切れやすくなるのに対し、
リン以上の大きさになると孤立電子対同士が同じ方向に揃っても、距離がある
分、反発が弱いため、結合を弱める効果が小さい、ということではないかと
思います。
(で、リン以降になると、結合を弱める反発力も小さいけれど、結合力そのもの
　も小さいので、P>As>・・・という序列になる、と)

お礼

ありがとうございました。
非常にわかりやすい説明でした。