水の分子構造と結合角

すべての海、海、川、および水域が水で構成されているため、水は最も豊富に見られる資源です。研究を始めると、水の化学式はH2Oであることがわかります。これは、1 つの水分子に 2 つの水素原子と 1 つの酸素原子があることを意味します。水分子の別の名前は、一酸化二水素 (2 つの水素原子と 1 つの酸素原子で構成される) です。他のすべての化合物と同様に、水にも結合があり、ここでは水の化合物が作る形状と角度について説明します。

この構造は科学的にルイス構造として知られており、水の分子を図式的に表すことを意味する電子ドット構造と一般的に呼ばれています。これにより、原子の最後の殻にある価電子または電子の数がわかります。価電子の数は、自由に結合を作成してから化合物を作成できる電子の数を確認します。水分子の幾何学的形状の予測は、原子価-殻電子対反発 (VSEPR) の理論に基づいて行われます。

水の分子構造の特徴:

2電子対は分子の頂点に位置しています。これらのペアは、隣接する水素原子と結合を形成しないため、孤立しています。孤立酸素対は、酸素原子の原子価殻に存在します。

2. V 字形状

水分子に占められている頂点は全部で 2 つあります。これは、孤立電子対の形成が V 字型であることを説明しています。そのため、分子に線形の形状はありません。

3. 104.5 から 109 の間の角度

VSEPR 理論により、科学者は 2 つの水素原子の結合間の角度を予測することができます。典型的な四面体分子の角度は 1090 度であることがわかります。しかし、水分子の場合は、通常よりも角度が小さくなります。アンモニウム分子の場合、さらに大きな角度があります.

4. 曲がった幾何学的構造

単一の水分子の幾何学的構造は曲がっています。分子が曲がった構造を持つためには、一対の孤立電子が必要です。これらの孤立電子対は水素結合を反発し、分子全体の形状を V 字型に曲げます。

5. ルイス構造と呼ばれる幾何学的構造

ルイス構造と呼ばれる水分子の構造は、水の三原子分子に結合を形成するのに役立つ合計 8 個の価電子があることを決定します。 2 つの水素原子と 1 つの酸素原子を含む。

6. 四面体ベンド

分子の最外殻に8個の電子があるため、分子全体は四面体です。これらは 2 つの水素結合を形成し、外殻には 2 対の孤立電子があります。

ハイブリッド H2O 分子

結合系のシグマ結合は、存在する中で最も強い共有結合であることが知られています。水分子の酸素原子と水素原子の間で形成される結合には、シグマ (σ) 結合があり、パイ (π) 結合はありません。酸素原子の混成は sp3 であり、これは酸素電子の孤立電子対が 2 つ存在する場合にのみ可能であることを意味します。 1 つの 2s 軌道と 3 つの 2p 軌道の合計 4 つの軌道があります。

結論

合計で、1 つの酸素原子が水素原子と作る 2 つの結合があります。酸素原子が水素原子と作る結合は、シグマ結合と呼ばれる最も強い結合です。この結合が作る角度は、四面体結合に含まれます。四面体結合間の角度距離は 1090 ですが、水素結合間の角度距離は 104.50 です。結合は、分子の頂点に存在する 2 つの孤立電子のペアによって下方に押し下げられ、曲がった幾何学的構造を形成します。