ＮＯ２はなぜイオンでないのですか

質問

ＮＯ２（２酸化窒素）ですが、
(1)ＮとＯが、１つは、２重結合、もう１つは、単結合
(2)ＮとＯが、１つは、単結合　もう１つも、単結合
(3)ＮとＯが、１つは、配位結合、もう１つは　２重結合

上記いづれの場合でも、
ＮＯ２として、マイナス１価になると思うのですが、
なっていないようです。

どう結合させたらよいのか、教えていただけますでしょうか。

要するに、ＮＯ２の電子配置が知りたいのですが。

よろしくお願いいたします。

回答No.1

coirn · ベストアンサー

・・　　・　　・・
：O ＝ N ← O：
　　　　　　　　・・
このような感じです。
左側のOは二重結合、右側のOは供与結合です。
もちろん実際は共鳴によってそれぞれのN-O結合は1.5重結合になっています。
NO2はN上に不対電子を持っている、めずらしい分子です。

補足

回答ありがとうございます。
質問(3)のケースになるのですね？
これが解っただけでも、すごく助かります。
これは、ＮＯ２全体としてマイナス１価になるのでは
ないのでしょうか？
また、なぜ、(1)や(2)のケースをとらずに、
(3)なのか、理由はあるのでしょうか？

回答No.3

ichiro-hot

○　うーむ、見過ごしてたかなぁ・・・難しい！
　低温ではN2O4の無色気体が増え気体の色が無色になり、高温になるに従って解離が進み、NO2の褐色気体になっていく。
　NO2はラジカル（不対電子を持つ分子）と考えるしかないのかな。
　考え方として、最初にN2O4の構造を考え、それがホモ解離してNO2ラジカルを生じ、そのラジカルにはいくつかの共鳴構造が可能であると考えてはどうだろうか。

　とおもって検索をかけたところ次の説明が有った。

１）Nに不対電子があるラジカルの電子式
　http://www.saitama-u.ac.jp/ashida/ques-box/quesbox008.htm
　Nに不対電子があるラジカルの電子式は正しのですが、最後の『酸素側に不対電子がいく場合』の電子配置図に間違いが有るように思います。最初のNに不対電子が有る場合の電子配置のみ参考にして下さい。（最後のものはオクテット則が成り立っていない。）

２）Oに不対電子があるラジカルの場合は、次のほうが正確です。
　電子式を使っていないので、困るかもしれませんが、価標を電子2個として考えてもらえれば、共鳴構造について一応の説明を与えていると思います。（最初から6項目目『二酸化窒素の電子式はどう書くのですか』の答え）
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/masa/q01-41.htm#S041
　理論の限界も簡潔に触れてあり好感が持てます。

３）（１）でその他となっているのはなぜ？
　　これに『配位結合』を考えに入れた説明があれば、より正確なのでしょうが・・・
　　１）も2）も、説明の通り、Oにラジカルの不対電子が存在する場合が一番確率が高いものとして、配位結合については説明を避けています。考えなくても良いのかな・・・と思います。（おそらく、ちょっとした表現の違いとしか受け取れないでしょう。ここにあげてある電子式が書けるところで理解したとしてよいのではないでしょうか。）

　NO2はラジカルであると考えると、NO2気体を乾燥した試験管にとり、ゴム栓をして、これに水を少し加えるとゴム栓が取れなくなるくらい水に良く溶けるなどの性質を持つ理由が良くわかります。

回答No.2

coirn

実際、NO2-やNO2+イオンは存在します。
NO2-イオンはNO2と同じく折れ線で、N上にあった不対電子に電子が1つ追加され非共有電子対に変わっただけです。
NO2+イオンは直線構造です。N上にあった邪魔な不対電子がなくなったのでちゃんとまっすぐになれます。
しかしどちらのイオンもNO2より若干不安定なようですね。
なぜ(1)や(2)ではなく(3)なのかというと、NとOとの軌道の相互作用の過程で
電子雲が主にN上に分布する4a1軌道がHOMOになるから…としか言えません。
恐らく高校生の方なのでしょうが、大学レベルの話になってきます。
ここから先がもっと知りたければ、大学で化学を勉強なさってください。

お礼

回答ありがとうございます。
全体のエネルギーバランスで、
折れ線になったりしながら、ＮＯ２で安定してるのですね。
で、イオンも存在すると。頭がすっきりしました。
軌道について、４a　とかは、解らないです。
ただ、あとひとつだけ・・・、Nから供与されている電子対
（２重結合でないほう）が、Nの２Ｓ軌道からくるものか、
Ｎの２Ｐ軌道からくるものか、教えていただけませんでしょうか？
Ｎのなかで、Ｓ軌道が１ケのみ存在し、そこに２ケ電子が
入り、対になっているならば、おのずと、供与結合に使われる
と思うのです。もし、Ｓ軌道が２ケ存在し、それぞれ１ケ電子が
入っているならば、もとのＮの対の電子はＰ軌道の電子で、
Ｓに２ケ入ったあと、Ｐに入った３ケの電子のうち、２ケが
対になったものだと思うのです。