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電子対反発則とは
htms42の回答
- htms42
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私は授業でずっと使ってきました。この考えを知ったのはもう20年ほど前のことです。 メタンの正四面体をsp3で説明しているのがうそ臭いと思ったのが出発点です。 正四面体だからsp3、sp3だから正四面体という循環論法に陥っているからです。エチレンはsp2だというところでも同じです。高校の教科書に混成軌道が出ていて混乱していた時期です。生徒に「エチレンはなぜ平面になるのですか」と質問されて循環論法になっている事に気がついて行き詰ってしまったのです。 混成軌道は量子化学の初期に、xyzの3方向に分布する波動関数で実験的に明らかになっている正四面体をどうやって表したらいいのかという問題の解として出てきたものです。これが出来なければ量子力学は化学に適用できないということになりますので大問題だったのです。 実験なり、対象性の考察なりで正四面体は確めることが出来ます。 メタンにsp3を当てはめてもいいだろうと思います。 であれば波動関数など出さずに正四面体が安定形であるということ、エチレンが平面であることを導くことのできる判断基準を設定することが出来れば同等だろうということになります。 電子対の反発というのはかなりパワーのある判断基準です。 wikiにも載っていますが量子化学の本にも載っています。 批判もあるようですが無視できないのです。 三吉克彦「化学結合と分子の構造」第1章 「原子価殻電子対反発則」 ダグラス・マクダニエル・アレキサンダー「無機化学(第3版)」上 p80 友田修司「基礎量子化学」ではVSEPRモデルの検証を行っています。 wikiには 非共有電子対間の反発 > 非共有電子対と共有結合電子の間の反発 > 共有結合電子間の反発 というのが載っています。 doc sunday様は不等号の部分だけについて言っておられます。 この元にある「共有結合電子対の反発」に考えが及んでいません。 でもメタンの正四面体はここから出てきます。 「共有電子対の反発」では一重結合、二重結合、3重結合の区別をしていません。原子間に電子対が分布しているという面で共通です。 CH2Oは一重結合と二重結合がありますが3方向に反発で広がった状態は平面正三角形の方向です。エチレンも同様です。 O::C::Oでは2方向の分布ですから180°です。C2H2も同様です。H:C:::C:Hは直線です。 不等号の部分はNH3のH-N-Hの角度がメタンのH-C-Hの角度よりも小さいことの判断基準です。水の場合は2つの不等号が関係します。 前に「三原子分子の形」という質問がありました。 混乱した回答が書かれていました。 電子対の反発という判断基準を知っていれば混乱しなくてすみます。
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