もともと不安定な要素は、他の要素と結合して安定性を獲得します。不活性ガスまたは希ガスは安定しています。分子は、二原子、三原子、または多原子のいずれかであり、同じ種類の原子または異なる種類の原子で構成されます。 2つの原子でできている分子は2元化合物で、3つの原子でできている分子は3次化合物です。化合物は、それらが調製されたソースに関係なく一定の組成を持ち、これは一定の比例の法則に従います。分子は周りに原子が結合しており、空間を占めています。共有結合やイオン結合など、さまざまな結合を持つことができます。
イオン分子と共有結合分子は互いに大きく異なります。イオン結合は電子の移動によって形成され、イオンを形成し、結晶性で方向性はありません。共有結合は通常、電子を共有することによって形成され、イオンやアモルファス固体はなく、方向性があります。
ホモ原子分子のように、同じ原子と共有結合を形成する分子は、通常、直線的に配置されます。たとえば、H2、I2、Br2、Cl2、F2 などは二元分子です。 2 つ以上の原子を持つ同じ原子と共有結合を形成する分子は、多原子分子です。たとえば、O3、P4、S8 です。異なる原子と共有結合を形成する分子は、通常、さまざまな形で配置されます。
分子の幾何学と結合角を説明するために、議論する必要がある最も重要な理論は VSEPR 理論です。
二酸化窒素 (NO2)
窒素はさまざまな酸化状態を示すため、窒素と酸素は容易に結合してさまざまな酸化物を形成します。窒素酸化物では、窒素は常にプラスの電荷を示し、酸素はマイナスの電荷を持っています。これは、酸素が電気陰性度が高く、窒素が酸素よりも電気陰性度が低く、負電荷を持つ電気陰性元素がより安定であるためです。窒素は+4の酸化状態を示し、各酸素は-2の酸化状態を示します。分子の全体的な電荷は 1(+4) + 2(-2) =0 です。窒素原子は共有結合を調整することによって結合でき、電荷分布は酸素に負の電荷をもたらします。
酸素原子ではなく窒素が二酸化窒素の中心原子です。窒素原子の周りには、二重結合と配位共有結合に囲まれた 2 つの酸素原子があります。一方の酸素原子は二重結合で中央の窒素原子に結合し、もう一方の酸素原子は単結合で窒素と結合します。この分子の窒素は不完全なオクテットを持ち、奇数電子を持っています。オクテット構成を取得するには、酸素原子と結合します。酸素原子は、分子内でオクテット構成を持っています。
NO2 は奇数電子を持つ中性分子であり、他の NO2 分子と結合して二量体 N2O4 として存在できます。 NO2 は配位共有結合を含み、硝酸イオンと呼ばれるため、NO2- イオンと書くこともできます。窒素は 1 つの奇数電子を持ち、奇数電子種の例です。
ジオメトリ
硝酸イオンの構造では、窒素原子の周りに 3 つの結合対と 1 つの単電子または奇数電子があります。中心原子の周りの非共有電子対と結合対の数を計算することで、分子の形状や形状を特定できます。窒素の周りには、上記のルイス構造に従って、2 つのシグマ結合と 1 つの単一電子があります。 VSEPR の仮定によると、孤立ペアと結合ペアの合計が分子のハイブリダイゼーションです。亜硝酸イオンでは、窒素の孤立電子対はゼロです。したがって、その数は 2(結合ペア) + 1(単一電子) =3 です。ハイブリダイゼーションの数が 3 の場合、中心原子が sp2 ハイブリダイゼーションを受けることを意味します。したがって、sp2 ハイブリダイゼーションの場合、予想されるジオメトリは三方晶平面構造であり、原子間の結合角は 120 度です。しかし、亜硝酸イオンは、結合角だけでなく、形状も予想から外れています。
亜硝酸イオンで観察される実際の形状は曲がった形または V 字型であり、結合角は 120 度ではなく 134 度であることが観察されます。窒素は、分子内に余分な電子または奇数電子を持っています。孤立電子対と結合対を含む分子では、孤立電子対結合対の斥力が存在し、構造のずれが大きくなります。硝酸イオンの場合、奇数電子が存在するため、分子はより大きな反発力を経験します。孤立電子対が1つある場合、反発力は両側で等しくなりますが、余分な電子または奇数電子が存在するため、2つの酸素原子間の反発力は均一ではなく、より広く移動します.この結合対原子の拡大により、分子内の結合角が増加します。さらに、水の分子と同様に、形状または構造が曲がった形状または V 字型に変化します。
