アンモニアとホスフィンの結合角度について

質問

アンモニアとホスフィンはどちらの方が結合角が大きいのでしょうか？また、その理由はなぜなのでしょうか？

N(1S:2 2S:2 2P:3)
P(1S:2 2S:2 2P:6 3S:2 3P3)
という電子配置を用いて説明すればよいのかと思いましたが、それと結合角がどう関係してくるのかがわかりません。

よろしくお願いします。

回答No.2

coirn · ベストアンサー

まず結果から言うと

NH3: 107.3°
PH3: 93.3°

であり、アンモニアのほうが結合角が大きくなっています。
これにはいろいろと説明がありますが、一般的になされるのはMO法（分子軌道法）を用いた説明です。

AH3分子の屈曲の程度は、主に A の孤立電子対を収容する軌道 (a2'') のエネルギーと、A-H 反結合性軌道 (2a1') のエネルギーの差によって決まります。
エネルギー差が小さければこの2つの軌道混合が激しくなり、前者のエネルギーが低下し、後者のエネルギーが上昇します。
結果、屈曲が激しくなり結合角が小さくなります。

P では N に比べて原子軌道のエネルギーが高いので、孤立電子対の軌道のエネルギーは高く、P-H 結合のエネルギーが小さいので、P-H 反結合性軌道のエネルギーは低くなっています。
そのためこの2つの軌道間エネルギーの差は小さく、激しい軌道混合によって強く屈曲します。

これが NH3 より PH3 の方が結合角が小さい理由です。

お礼

とても丁寧なお答えをいただきありがとうございました。
エネルギーが関係していたのですね…
今から分子軌道法を勉強してみようと思います。

ありがとうございました。

回答No.1

NiPdPt

アンモニアでしょう。

説明はいろいろ・・・というかわかりません。
古いポーリングの本には、Nの電気陰性度のせいでHに正電荷が生じて、それの反発が大きいからという説明がありましたが、多分これは正しくないでしょうね。
もう一つの説明として、PよりもNの方が小さくて、結合電子対の反発が大きいために結合角が大きくなるというのもあるようですし、孤立電子対のサイズが原因と言ったり・・・
いずれにせよ私にはよくわかりません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
この問題は京都大学の編入学試験の一般化学の問題だったのですが、あなた様ほどの方がわからないということは余程難しい問題ということですね。
自分は学科が違うのでわからないのですが、化学を専攻していれば普通に解ける問題なのでしょうか？

ありがとうございました。