水(h₂o):
* ハイブリダイゼーション: 水中の酸素原子はSp³ハイブリダイゼーションを受けます。これは、その4つの電子ペア(2つの結合ペアと2つの孤立ペア)が四面体の形状に配置されることを意味します。
* 孤立ペア反発: 酸素原子の2つの孤立ペアは、結合ペアよりも強い反発力を発揮します。これにより、2つの水素原子が互いに近づき、曲がったまたはV字型の分子幾何学が生じます。
* 結合角: 水中のH-O-H結合角は約104.5°で、線形分子の180°角度から大幅に逸脱しています。
二酸化炭素(CO₂):
* ハイブリダイゼーション: 二酸化炭素の炭素原子はSPハイブリダイゼーションを受けます。これは、その2つの電子ペア(両方の結合ペア)が線形に配置されることを意味します。
* 孤独なペアなし: 炭素には唯一のペアがないため、線形配置を歪める反発はありません。
* 結合角: 二酸化炭素のO-C-O結合角度は180°であり、その結果、完全に線形分子が生じます。
要約:
ジオメトリの違いは、水中の酸素原子に孤立したペアが存在することから生じます。これらの唯一のペアは、結合ペアよりも強い反発を生み出し、分子を曲がった形に強制します。中心炭素原子に孤立したペアがない二酸化炭素は、線形構造を維持します。