異なる元素間で形成される分子は、共有結合またはイオン結合である可能性があります。それらの中に異なる原子を含む分子は、化合物と呼ばれます。これらの化合物に含まれる元素は、さまざまな方法で電子を共有し、それらの間に結合を形成します。原子間での電子の共有には、次の 2 つのタイプがあります。
- 最初のタイプは、結合原子がそれぞれ 1 つの電子に寄与し、2 つの電子を原子間で共有する共有結合です。
- 結合原子の 1 つが 2 つの電子を提供し、もう 1 つの原子が電子を提供しない電子の共有。 2 つの電子は 2 つの原子間で共有されます。このタイプの共有は、配位共有結合と呼ばれます。
共有結合は、電気陰性度が等しいか、電気陰性度の差が小さい 2 つの原子、または 2 つの非金属の間に見られます。配位共有結合は、共有結合に似た結合ですが、分子内の原子の 1 つが孤立電子対のように余分な電子対を持っている必要があります。結合には関与しないが、中心原子の原子価殻に存在する電子は孤立電子対と呼ばれます。 2 つの原子間で共有できる電子の数は 2、4、または 6 で、2 が最小で 6 が最大です。
アンモニア分子 (NH3)
NH3 はアンモニアの分子式です。窒素はアンモニアの中心原子であり、H は窒素の周りに結合した原子です。アンモニアは刺激臭のある塩基です。アンモニアは気体だけでなく液体としても存在できます。アンモニアおよびアンモニアの化合物は、その基本的な性質を赤リトマス青に変えることができます。
ジオメトリ
アンモニアの分子構造は、原子価結合理論 (VBT) と原子価殻電子対反発 (VSEPR) 理論によって説明されます。原子価結合理論は、分子内の結合を原子価殻の軌道の重なりで説明します。
NH3 では、N は 1s22s22p3 の電子配置を持っています。
原子価殻で 2s 軌道と 2p 軌道を使用し、sp3 混成を行って 4 つの混成軌道を生成し、正面から重なり合い、シグマ結合につながります。 4 つのシグマ結合のうち、3 つが不対電子、1 つが孤立電子対です。
VBT によると、sp3 ハイブリダイゼーションの場合、ジオメトリは四面体であり、結合角は 109.28 度です。
アンモニアの実際の形状は三角錐で、結合角は 107 度です。これは VBT では説明できませんが、VSEPR 理論では説明できます。
VSEPR 理論
原子価殻電子対反発理論では、分子の形状と幾何学は、中心原子の結合対電子と非共有電子対の間に存在する反発力によって決定されると述べています。
アンモニア分子:
N – 原子番号 7 – 1s22s22p3
NH3 の N には、その周りに 3 つの結合と孤立電子対があります。
VSEPR 理論によれば、中心原子の孤立電子対と結合対の数の合計が分子の混成を与えます。
アンモニアでは、孤立電子対と結合対の合計は 1+3 =4
ハイブリダイゼーションの数が 4 の場合、中心原子のハイブリダイゼーションは sp3 です。予想される結合角は 109.28 度で、形状は四面体です。
対照的に、アンモニアは三方錐体の形状と <109 結合角を示し、この偏差の背後にある理由は VSEPR 理論によって説明されます。
理由
アンモニアの場合、分子はNの周りにあり、NとHの間に3つの結合（N-H）があります。 N には 4 つの sp3 混成軌道があり、そのうち 3 つの軌道は不対電子を含み、1 つの軌道は孤立電子対を含みます。したがって、3 つの結合ペアと 1 つの孤立ペアがあり、これらは互いに近くに配置されています。結合ペア間の反発と、孤立ペア間の反発があります。結合ペア間の反発と比較して、孤立ペア-結合ペアはより強く、結合ペアを孤立ペアから遠ざけるため、結合角度が減少し、ジオメトリが予想からずれます。
内容の説明
共有分子は、電子を共有して化合物を形成することにより、他の原子と結合します。共有結合分子では、原子は電子を共有することによって結合し、それらの結合は結合対電子の結合対と呼ばれます。分子には、1 つの中心原子と残りの結合原子があるさまざまな原子が含まれています。中心原子は、原子価が高いか、結合数が多い分子内の原子です。結合した原子は、中心原子よりも原子価が低くなります。中心原子は、最も外側の殻により多くの価電子を含み、電子を他の原子と共有するか、孤立電子対と呼ばれる非結合電子を含むことができます。他のすべての原子は結合し、中心原子の周囲の空間に配置されます。中心原子の周りの結合原子のこの配置は、分子に幾何学と形状を与えます。
