• ベストアンサー
  • 暇なときにでも

原子軌道や分子軌道の勉強をするための教科書

原子軌道や分子軌道の勉強をするための教科書を探しています。 私は、有機化学を専攻しようと考えている薬学部の3年生です。 未だにオクテット則の範囲でしか有機化学を捉えることができず、硫酸や五塩化リンなどのオクテット則の範囲で考えることができない化合物を目の前にすると、それ以上考えられなくなってしまいます。今までごまかしつつ勉強していましたが、そろそろ原子軌道や分子軌道からしっかり理解したいと考えています。何か良い教科書がありましたら教えていただけませんでしょうか。 (なお、現在の知識のレベルは、波動関数、s軌道とp軌道の混成、ヒュッケル法くらいを理解したつもりになっている程度です。体系化して学んでいないので、どのくらい勉強したかを説明するのは難しいですが・・・。)

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数5
  • 閲覧数771
  • ありがとう数5

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.5
  • 101325
  • ベストアンサー率80% (495/617)

■教科書について 原子軌道や分子軌道の勉強をするための教科書として、以下の三冊をおすすめします。 [1] 大野公一「量子化学」岩波書店 (1996). http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN14534177 [2] 藤永茂「入門分子軌道法 : 分子計算を手がける前に」講談社 (1990). http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABN04307689 [3] 大野公一, 山門英雄, 岸本直樹「図説量子化学 : 分子軌道への視覚的アプローチ」裳華房 (2002). http://webcatplus-equal.nii.ac.jp/libportal/DocDetail?txt_docid=NCID%3ABA59617479 この中では、[1]がもっともバランスのとれた教科書です。[2]は、より基礎的・原理的なところからしっかりと書かれている教科書です。ふつうの教科書では省略されているような数式が、ていねいに書いてあります。それに対して[3]は、数式がほとんどなく、軌道の模式図とエネルギー準位図の理解の仕方について、ていねいに書いてあります。 この三冊を図書館で読み比べてみて、自分に合っていると感じた一冊を選んで勉強するのがいいと思います。 ■オクテット則について 硫酸はともかく、五塩化リンをオクテットで解釈するのは  ・リンと塩素の間の結合が共有結合でなくイオン結合になる  ・同じ理屈で六フッ化硫黄もオクテットで解釈できることになる ので、私も賛成できないです。少なくとも初学者向きではないです。 硫酸の方は、ふつうは  HO-S(=O)2-OH ……(a) のように書きますけど、#1さんの回答にあるように  HO-S(→O)2-OH ……(b) とも書けますので、オクテットで解釈することができます。が、(b)の構造式だとS→O結合が単結合になって実際のSO結合距離が短いことを説明できません。(a)の構造式だとSO二重結合になるので、結合距離はうまく説明できるのですけど、オクテット則の範囲からはみ出してしまいます。ですので、あいだをとって(a)と(b)が共鳴していると考えるのがいいんじゃないかなと、私は思います。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。 教えてくださった3冊をさっそく図書館で探してみたいと思います。どうもありがとうございました。 硫酸にしても五塩化リンにしても、解釈の仕方は人によって一通りではないようですね。私も自分なりに解釈できるようにもっと知識を付けたいと思います。

その他の回答 (4)

  • 回答No.4

オクテット則ってのは、そもそも遷移元素になるとかなり怪しくなってきますよね。ただ、有機化学の範囲ではとりあえず問題になるケースも少ないかと思います。どちらかというと試薬とか触媒で出てくるのでは。どうしてもというのでしたら、錯体とかも含めて勉強するといいとおもいますが、この辺はあくまである現象についてどのような見方でやるかだから実際にやってみたら例外というものが出てくるのだと思います。最近は軌道計算もパソコンとかでできたりするのでそれと比較してどう捕らえるか、、、とかやってみるといいかもしれませんけどね。 それよりも有機化学を一通り電子の動きとかでやってるのでしたら、分子軌道論的な反応の理解を進めてみるのが先決かと思います。もしかしたら学校で授業をとっているかもしれませんが。それでフロンティア軌道論とかですね。直接的にPCl5とかがわかるわけではないのですが、電子の移動だけで説明できない反応とかどうするの?というときにこちらの考え方で説明できたりします。(Diels-Alderだけではなくて) その上で専門にいく過程で錯体とかもっと量子化学的な議論も勉強していく必要があればですね。 有機ほど基礎的な部分がわかったようでわかってなかったと思わされる分野は無いようなきもする、、、。 参考文献ではないですが、こういうの問う意味でHP乗せておきます。図書館を探せば体系的に詳しく書いてある本もある本も見つかると思います。

参考URL:
http://www.chem-station.com/yukitopics/kido.htm

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。

  • 回答No.3
  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)

PCl5 を「オクテット」で考えるのは結構危険なんじゃ....>#2 BPR で混ざるとはいっても axial と equatorial で (本来) 性質が違うわけだし.

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.2

五塩化リン(PCl5)もオクテットの範囲で十分おさまっていますよ。 V族のPがこの場合は電子を5つとも放出する陽側の因子になっていると 考えれば、VII族のClは電子を一つずつもらってそれぞれ8電子になって 安定、Pも一つ内側の軌道で電子8つという状態になり安定・・・と いうわけです。 電子の軌道や分子の原子立体配列などは、WIN95が出る前の時代から ChemDrawなどの構造シュミレーションアプリがありますので、こう いうものも活用して勉強できると思います。当時でもフロッピー 一枚に十分入るアプリ要領でしたから、今どきのPCにインストール しても大した負荷にはなりませんよ。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。 五塩化リンについてオクテット則の範囲で考えることもできるとは知りませんでした。これから勉強していく中でどのように解釈していくべきか自分なりに考えてみたいと思います。 現在ChemDrawを使える環境にありませんが、来年から使えることになるのでその時には活用してみたいと思います。

  • 回答No.1
noname#160321
noname#160321

私の知識は古いので、教科書についてはほかの方に譲ります。 五塩化リンはともかく、硫酸はオクテットで解釈して下さい。 HO-S(→O)2-OH イオウのlone pairが酸素に配位していると考えます。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。 確かに、この方法を使えば硫酸に関してはオクテット則の範囲で考えることができますね。納得です。

関連するQ&A

  • 原子軌道、混成軌道について

    今量子学を勉強していて、分からないところがあるのですが、原子軌道が同じ主量子数でエネルギー準位が低いとs軌道、高いとp軌道となるのはなぜですか? また高いエネルギー準位にある原子に光が入射すると誘導放出という現象が起こるようなのですがなぜですか?ある参考書には光が入射すると二つの原子軌道(エネルギー準位が低い時と、高い時の原子軌道)が空間的な干渉を起こすからとあるのですがなぜそのような事が起こるのでしょうか? 質問ばかりですいません・・・。 回答よろしくお願いします。

  • 分子軌道

    あまりにも初歩的な質問で申し訳ないのですが質問させてください。 COの分子軌道-エネルギー準位図で炭素原子の2s軌道は酸素原子の2s軌道に比べて上の方に書かれてあるのですがなぜ炭素原子の2s軌道の方がエネルギー的に上(不安定?)に書かれてあるのですか?

  • 共有結合で元の原子軌道は無事ではすまない?

    オクテット則的な共有結合の説明では、 原子と原子が結合すると、 元の原子軌道の一部が重なって電子を共有するイメージですが、 現実には元の軌道は消えて、分子軌道が出来ると知りました。 この時、結合に関与しない内側の原子軌道も 消えるか変形するかしてしまうのでしょうか?

  • 1s軌道 分子軌道

    水素以外の分子において、1s軌道から分子軌道がつくられることはないですか? 酸素分子とかのエネルギー準位図と電子配置を示すとき1s軌道が省略されているのはそのためですか? また、1s軌道から分子軌道がつくられないのは原子核間の距離がそんなに短くないからという認識で良いですか? 化学がとても苦手なので易しい回答をお願いします。 すいません。よろしくお願いします。

  • アゾベンゼンの分子軌道

    アゾベンゼン(Ph-N=N-Ph)のアゾ基(-N=N-)の分子軌道を描いたのですが、あっているかどうか自信がないので質問しました。以下が私の答えです。 まずこの場合の窒素は、ホルムアルデヒド(H2C=O)のカルボニル基(>C=O)の分子軌道と同じくSP2混成軌道であると考えました。その結果、次のように窒素原子の電子配置と混成軌道の電子配置を描きました。   N :1S(↑↓)、2S(↑↓)、2Px(↑)、2Py(↑)、2Pz(↑) 混成:1S(↑↓)、SP2(↑)、SP2(↑)、SP2(↑)、2Pz(↑↓) 次に分子軌道を描くときにどの軌道を用いればよいかが分かりませんでした。いちおうSP2(↑)と2Pz(↑↓)を用いた結果、分子軌道は以下のようになりました。 分子軌道:σNN(↑↓)、πNN(↑↓)、n(↑↓)、π*NN( )、σ*NN( ) どうでしょうか?分かる方おりましたら教えてください。お願いします。

  • 混成原子軌道について

    プロピレン分子のsp^3混成原子軌道は、プロピレン分子のメチル基の部分ですよね?っで、真ん中の炭素原子は、sp^3とsp^2が重なってるんですか?

  • 等核二原子分子の分子軌道

    等核二原子分子の分子軌道に対応する原子軌道についての質問です。 (文献:生命科学のための基礎シリーズ化学(三共出版)のP.23の図3です。) エネルギー準位σg1s、σg2sは結合性軌道なので、それに対応する原子軌道は1s(a)+1s(b)、2s(a)+s(b)になります。(注:添え字のa,bは原子を区別するために付けたものです)一方、エネルギー準位σg1s*、 σg2s*は反結合性軌道なので、それに対応する原子軌道は1s(a)-1s(b)、2s(a)-s(b)になります。 しかしエネルギー準位σg2pは結合性軌道ですが、それに対応する原子軌道は2pz(a)-2pz(b)と上記の内容と符号が逆になっており、理由が分かりません。 アドバイスをお願いいたします。

  • 分子軌道

    分子軌道にもとづいてLi-LiとH-Hの結合距離はLi-Liの方が長いということを説明するのですが、原子半径はLiの方が大きいため単純にLi-Liの結合距離の方が長いといえると思うのですが、分子軌道を用いた説明が教科書などを調べてもいまいちわかりません。詳しい方よろしくお願いします。

  • 異核二原子分子における分子軌道のエネルギー準位について

    無機化学の分子軌道理論に関する質問です。 等核二原子分子の場合の分子軌道のエネルギー準位の順番はおおよその傾向があるようなのですが、異核二原子分子の場合のエネルギー準位の順番はどのようにして予測するのでしょうか?なにか合理的な手段があるのかもしくは実験値に従うしかないのでしょうか?回答をいただけたら幸いです。

  • 分子軌道とかエネルギー準位図って?

    こんにちは。大学二年生です! 毎回お世話になっています。 分子軌道の問題なのですが、 「酸化マグネシウム分子の分子軌道のエネルギー準位図を表わし、それに基づき、この分子が極性分子である理由を説明せよ。ただしσ結合はπ結合より安定で、また混成軌道は考えなくてよい。」 です。質問の通り、そもそもエネルギー準位図ってどんな図ですか? ご教授お願いします。