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不対電子をもつ分子について
不対電子を持つ分子の電子の満たされ方についてお尋ねします。 不対電子がある分子ではHOMOに電子が入る空場所が1箇所あると思います。 普通に考えればHOMOの空場所から電子が満たされると思います。 ここで質問なのですが、HOMOの空場所に電子が満たされずにいきなりLUMOに電子が満たされることはあるのでしょうか？
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「不対電子を持つ」ことと, 最後の「HOMOの空場所に電子が満たされずにいきなりLUMOに電子が満たされることはあるのでしょうか」の関係がよくわからないんですけど.... 厳密にいえば電子の数によってエネルギー準位が変化することがあり得るので微妙なんだけど, 不対電子を持つかどうかに関係なく, 「HOMO が空いているにもかかわらず LUMO に電子が入る」基底状態はないんじゃないかな.
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- Tacosan
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ちょっと見てみましたが.... う～ん, これ, 12番目の軌道と 13番目の軌道は本来同じエネルギーになるんじゃないかなぁという気がします. 形式的には ClO と O2^- が等電子的のはずで, 後者は縮退した反結合性πに 3個の電子が入る 1.5重結合になりますから ClO も同じように 12番目と 13番目が縮退した反結合性πではないかな. 実際, 図を見てみるとこの 2つの軌道の順位が違う理由が見えなくなります.
お礼
いろいろと教えていただきありがとうございました。 文献や分子軌道の参考書などでもう一度しっかり勉強してみます。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
おっと, 変な例に気付いちゃったぃ. 言葉のあやとなりますが, SOMO と LUMO が縮退しているときに 1電子還元がおきると, 新しく入った電子は SOMO に入らず LUMO に入ってビラジカルの形になります. 例えば, NO は 2重に縮退した反結合性π軌道に 1個だけ電子を持ちます. つまり SOMO と LUMO が縮退しています. ですから, ここに 1個電子が入って NO^- になると 2個の縮退した反結合性π軌道のそれぞれに 1個ずつ電子を持つビラジカルの電子配置が基底になると思われます. 中性 NO の分子軌道計算は参考に挙げておきますね.
お礼
参考資料まで提示していただきありがとうございます。 ネットで色々と検索していると HOMO軌道の下(HOMOよりも卑なレベル)にSOMOが存在する場合と上(HOMOよりも貴なレベル)にSOMOが存在する場合があるようです。 これらはどのようにして考えるとよいのでしょうか？ 例えば http://www.chemeddl.org/labs/avisualdatabase/index.php?molecule=15&sort=name&kind=all&molecule2=-1&sort2=name を参考にCl=O分子を考えてみました。この場合HOMOは13番目の軌道なのですが、これがSOMOと考えればよろしいのでしょうか？
- snsnsnsn
- ベストアンサー率50% (5/10)
基底状態で不対電子の存在する分子（イオン）を考える場合、 電子がひとつだけ満たされている分子軌道（おそらく、質問者さんがいうＨＯＭＯのことだと思います）は、 ＳＯＭＯ(single ocupied molecular orbital)などと呼ばれています。 通常、ＳＯＭＯの存在する分子種に一電子還元が起こる場合、ＳＯＭＯに電子が入ってＨＯＭＯのような形になります。 ＬＵＭＯに直接入ることは無いと思います。 基底状態においては、電子はエネルギーの低い準位から順次満たされていくという原理はご存知でしょうか？
お礼
snsnsnsnさん 回答ありがとうございます。僕の質問したかったことはsnsnsnsnさんがおっしゃっていることです。 SOMOというのですね。初めて聞いた言葉なので勉強してみます。 電子がエネルギーの低い準位から満たされることは知っていたのですが、特殊な条件でそれらが変わることがあるのか疑問に思ったのです。 単なる知識不足だとは思いますが・・・
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tacosanさん 回答ありがとうございます。 やはりHOMOがあいてるのにLUMOに電子が入るような基底状態はなさそうですね。 もっと勉強してみます！！