質問: 共鳴と混成軌道 大学での有機化学のかなり初歩的な質問です。 共鳴構造を考える時はいくつかの規則に従いますが、「一つの共鳴形と別の共鳴形とでは原子の混成は変化しない」という規則があります。 しかし、 ch2=ch-c---n ←→ ch2=ch-c=n では(---は三重結合と見なして下さい)、炭素の混成は左からsp2、sp2、spだったのがsp2、sp2、sp2に変化し、窒素の混成はspからsp2に変化しているように見えます。これはどういうことなのでしょうか?混成の考え方が間違っているのでしょうか?それとも共鳴形が誤ったものになっているでしょうか?どなたかアドバイスをお願いします。
回答: 私も大学で化学を学んでいます。 [ ch2=ch-c≡n ←→ ch2=ch-c=n ←→ ch2-ch=c=n ] (a) ←→ (b) ←→ (c) 混成軌道の見つけ方はあっています。 「一つの共鳴形と別の共鳴形とでは原子の混成は変化しない」という規則は見たことがありません。私はボルハルトショアー現代有機化学を使っているのですが。おそらく「原子の混成軌道」ではなく「原子の数と配置」は変わらないということではないでしょうか。 共鳴構造式ではc-c結合がc=c結合となるような構造も書くので、ある原子の混成軌道が構造式ごとに変わることは当然あります。原子の混成軌道ではなく原子の構成が変わらないということであると思います。 共鳴構造式はどの構造式が正しいということはなく、実際の分子はその全部の共鳴構造式全部を足して平均した構造をとります。ご存知と思いますが。例えば、この場合それぞれの分子について一番左の炭素の混成軌道を見てみると、それぞれsp2,sp2,sp3の混成軌道をとっています。そのため実際の軌道はsp2,sp2,sp3を1:1:1で足して平均した状態をとっていると考えられます。 実際の混成軌道はsp3,sp2,spのどれともいえません。しかし個別に(a),(b),(c)のどれかの構造を取り上げてそれぞれの炭素の混成軌道を答えるように問われた場合は、質問文にあるように混成軌道を答えればいいと思います。