大学１年生の化学です。オクテット則・軌道についてです

質問

大学１年生の化学です。オクテット則・軌道についてです

教科書に
「オクテット則の例外は、周期表の第３周期およびそれ以降の元素で見られる。
それは、結合の形成に利用できる空のｄ軌道をもつ為である。」
とあったんですが、
”第３周期およびそれ以降の元素”が”ｄ軌道をもつ”ということは
理解できるのですが、

・なぜ、ｄ軌道が結合の形成に利用できるのでしょうか？
また、
・なぜ、ｄ軌道が結合の形成をすることが第３周期およびそれ以降の元素のオクテット則の例外ができるのに関係あるのでしょうか？

ちなみに教科書には例外として、BF3 PCl5 SF6 が出ていました。

回答よろしくお願いします。

回答No.2

Tacosan

えぇと, まず BF3 は普通に混成軌道と考えても「オクテット則を満たす」ようにすることは可能です. B を sp2 混成で作って, 混成に参加しない空の p軌道には F の p軌道と重ねて π結合を作ればいい. つまり, 3本の B-F のうち 1つは二重結合だと思うわけですね. BH3 では「B の空の p軌道」に重ねることのできる p電子が H に存在しないというのがポイント.
で, 残りの PCl5 や SF6 は... う～ん, 分子軌道をきちんと持ち出さないと混乱させちゃうかもしれないけど, 今どきは sp3d とか sp3d2 とかの混成というのは主流じゃない気がする. この手の「超原子価化合物」は「3中心 4電子結合」で説明することが多いんじゃないかな.

お礼

ありがとうございました！

回答No.1

asagimadara39

一例でいうとNとPは最外殻に1組の孤立電子対と3個の不対電子の合計5個の電子を持っています。
それぞれの不対電子がオクテット則を満たすような分子としては、NH3やPCl3のようなものがあります。
しかしPはエネルギー順位の比較的近い空のd軌道の一部を利用しs軌道とp軌道と合わせてエネルギー的に等価な混成軌道を作ることができます。
一度混成軌道ができると最外殻に5個あった電子は全部孤立電子になります。
すると5個の結合を作ることができるようになります。

SはPの隣なのでd軌道を二つ使って混成軌道を作り6個の孤立電子を作ることができるためSF6のような化合物を作れます。

お礼

ありがとうございました！