不安定な元素は通常、電子を失ったり、獲得したり、共有したりして、他の元素と結合します。これを化学結合と言います。通常、元素は価電子の助けを借りてのみ他の元素と結合します。価電子は、原子の最も外側の殻に存在する電子です。これらは核から遠く離れており、他の要素との結合に容易に関与できます.
元素は、電子を失ったり、電子を受け取ったりすることで結合します。これが電子の移動です。このタイプの結合はイオン結合と呼ばれ、電気陰性度の異なる元素間、または金属と非金属の間で発生します。電気陰性度がほぼ同じ、または電気陰性度の差が小さい元素は、電子を共有することで共有結合を形成します。
ハイブリダイゼーション:
ハイブリダイゼーションとは、エネルギーがわずかに異なる中心原子の原子軌道が混ざり合って、形状とエネルギーが等しい同数の混成軌道に再分配される現象です。ハイブリダイゼーションは中心原子でのみ発生します。共有結合分子では、原子価の高い元素が中心原子と見なされます。
ハイブリダイゼーションの目的:
ハイブリダイゼーションは、共有分子内および中心原子の原子軌道間で発生します。ハイブリダイゼーションは、すべての共有結合分子で発生するわけではありませんが、メタン、アンモニアなどのヘテロ原子分子で発生します。ハイブリダイゼーションは、原子価殻の電子が異なるエネルギーと形状の軌道に存在する中心原子で発生します。
ハイブリダイゼーションの重要性:
中心原子でハイブリダイゼーションが起こり、エネルギーの等しい軌道が得られ、エネルギーの等しい軌道同士の重なりが有効です。ハイブリダイゼーションは、2 つの要素間で形成される結合の種類を知るのに役立ちます。共有結合した原子間に形成される結合のタイプには、シグマ結合とパイ結合の 2 種類があります。
シグマ結合:シグマ結合は、軌道に存在する電子を共有することによって形成される共有結合です。軌道間で観察される重なりのタイプは、正面重なりまたは軸間重なりです。このタイプの重なりは、軌道の強い重なりにつながります。したがって、最小限のエネルギーで安定した、より強い結合が形成されます。
Pi 結合:Pi 結合は、軌道に存在する電子を共有することによって形成される共有結合でもあります。軌道間に観察される重なりのタイプは、横方向の重なりまたは平行な重なりです。横方向に重なり合うと、結合が弱くなり、エネルギーが高くなり、安定性が低下します。
シグマ結合はより強い結合であり、独立して存在できますが、パイ結合はより弱い結合であり、独立して存在することはできません.
硝酸塩のハイブリダイゼーション:
硝酸イオンの式は (NO3-) です。このイオンは、アルカリおよびアルカリ土類金属の多くの硝酸塩の負の部分です。例としては、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウムなどがあります。分子状の硝酸イオンでは、窒素原子が中心原子です。酸素原子は存在しますが、窒素は O よりも電気陰性度が小さいため、中心原子です。つまり、電子を失う傾向は O よりも高く、N よりも原子価が高くなります。
硝酸アニオンでは、N 原子は +5 の酸化状態を持ち、酸素は -2 の酸化状態を示します。窒素は最初に電気陰性度の高い元素で、酸素は 2 番目に電気陰性度の高い元素です。窒素は酸素に比べて陽性です。窒素は 3 つの酸素原子に囲まれ、電子を共有して共有結合を形成します。
中心原子 N の混成は、sp2 混成と呼ばれます。要素の混成を計算する式は、いくつかの結合ペアと非共有ペアの数の合計です。
硝酸分子イオン ルイス ドット構造では、窒素は 3 つのシグマ結合とゼロの孤立電子対に囲まれ、オクテット配置を持っています。各酸素は 8 個の電子を受け取り、オクテット構成を満たします。
窒素原子番号 – 7
電子構成 – 1s2 2s2 2p3
窒素は、その 2s、2px、2py、2pz 軌道を使用して、3 つの sp2 混成軌道を形成します。窒素は、3 つの sp2 混成軌道で各酸素の p 軌道と重なります。窒素中に残ったハイブリダイゼーションしていない p 軌道は、酸素原子の p 軌道と横に重なり、N と O の間に pi 結合を形成します。N のハイブリダイゼーションは sp2 と言われています。 VSEPR 理論によると、sp2 ハイブリダイゼーションを持つ化合物では、幾何学的形状は平面三角形であり、結合角は 120 度です。
硝酸塩分子では、窒素は三角形の 3 つの角の形で囲まれた 3 つの酸素原子を持っています。分子内のすべての原子は 1 つの平面にあり、分子は平面であると言われます。硝酸イオンでは、窒素は二重結合によって酸素と結合し、酸素上に 1 つのペアと酸素上に負電荷を持っています。この負電荷は 1 つの原子だけに存在するのではなく、分子全体を移動してすべての原子に移動し、共鳴を起こし、共鳴エネルギーによって安定化されます。
