ベンゼンに結合している水素について

質問

ベンゼンの結合は１つのp軌道と３つのsp2混成軌道から成っていて、そのうち１つのp軌道と１つのsp2混成軌道が二重結合に寄与している。と今思っています。とするとsp2混成軌道が２つ余ることとなり（電子がそれぞれに２個）一つの炭素に水素が１つ結合してると考えると電子が１個（ベンゼン全体では６個）余分なのではと考えてしまいます。

おそらく上の文は間違いだらけだと思うのですが、質問したいのはベンゼンに結合している水素はどのような結合をしているのでしょうか？ということです。
長々とすいません、よろしくお願いします。

回答No.2

gator · ベストアンサー

>ベンゼンの結合は１つのp軌道と３つのsp2混成軌道から成っていて、
まず、ここまではOKです。で、p軌道は置いておいて、3つのsp2混成軌道
で、一つのCに注目すると、平面上120度の角度で、C2つとHとシグマ結合
します。全体を見ると、これでCの6角形と廻りについたHが一重結合で
結ばれたことになります。
>質問したいのはベンゼンに結合している水素はどのような結合をしている
>のでしょうか？
つまり、Cのsp2混成軌道の電子1つとHのs軌道の電子1つによる、シグマ結
合というのが答えです。

さて、残りのp軌道ですが、これは先程の平面に対し、垂直に上下に電子が
分布します。例えば、エチレンの場合、このCのp軌道同士がパイ結合して、
sp2混成軌道の一つ同士のシグマ結合と合わせて、2重結合になります。

さて、ここで重要なポイントです。
#私がこれを習ったのは、20年前で、その時点で古い考え方と新しい考え方
を一緒に習いました。今現在どのように教えられているのかはわかりません。

20年前に習った「古い」考え方
ベンゼンの場合もエチレンと同様のp軌道が6個、残ります。6個なので、
結合が3つできますね。そこで、6角形の6辺のうち、ひとつおきに、3辺を
2重結合とし、そのように表記しました。6辺のうち、2重結合が3つ、1重
結合が3つです。一つのCに注目すると、一つのCとは2重結合、もう一つの
Cとは1重結合ということになります。

20年前に習った「新しい」考え方
しかし、ひとつおき、といっても「どの」結合が2重結合になるかといった
区別はできません。6角形の6辺とも平等なのです。そこで、「新しい」考え
方では、「1.5重結合」が6つできると考えると習いました。表記方法として
は、6角形の中に円を書くように習いました。一つのCに注目すると、両方の
Cとも1.5重結合していると理解します。なお、「1.5重結合」というのは正
式な表現かどうかは自信なしです。より具体的に説明すると、まず、両方の
Cと1重結合があり、あまったp軌道電子は、一方のCとのみ2重結合を形成する
のではなく、両方のCと同等に結合を作るということです。50%-50%で2重結合
ということで、1.5重という言い方をしました。

以上でおわかりになったと思います。よろしければ、質問者様がならった
考え方がどちらに近いか、あるいはまた別の説明だったか、教えて頂けると
嬉しいです。

以上

お礼

詳しい回答ありがとうございます。私が習ったのは１０年ほど前で「新しい」考えだったと思います。当時「共鳴」ということを良く聞いた記憶があります。ただベンゼンの二重結合についてはネット上でもよく見かけるのですが水素がどう結合してるかはわからなかったので質問してみました。

回答No.1

noname#21649

ベンゼンは.1つのＰ軌道と1つのＳＰ2懇請軌道が存在し.
Ｃ-Ｈ結合に対して１２０度の同一平面状に1つのＳＰ2こんせいき同があり.1つの結合がＣ－Ｈに.残る2つの結合がＣ－Ｃ結合に使われています（これがベンゼンリングが同一平面状に存在する理由）。Ｐ軌道は.ＳＰ2懇請軌道面に対して垂直方向に存在し.ベンゼンリング上に巨大な電子雲が存在することになります。この巨大な電子雲が局在かして.全体で1つの電子雲となり.ある種の懇請軌道を作っています。

Ｃ-Ｈ結合は.ＳＰ2今世紀同の結合先の1つを使った共有結合で結合しています。
誤変換は適当に直してください。

お礼

早速の回答ありがとうございます。大変参考になりました。