質問: この混成を示す問題の考え方を教えてください!! 手の数以外のやつです!!
回答: C, N, Oの順に原子番号が6, 7, 8です。よってそれぞれの原子の持つ陽子の数が6, 7, 8で、電子の数も6, 7, 8となります。電子のエネルギー順位で今問題になるのは主量子数2の2s, 2pです。s軌道は角運動量の量子数0で球対称でここには2個電子が入れます。p軌道は角運動量の量子数1で3つの状態がとれ、それがpx, py, pz軌道とします。それぞれに2個の電子が入れます。この時px, py, pzの軌道の電子の存在確率はそれぞれx軸、y軸、z軸の正負の方向に分布します。sとpの分布の形は以下のURL の27秒の所に出てきます。 そして電子の軌道への詰まり方は以下のURL に説明があります。 まずもっとも低エネルギーの1sに2個はいりますが、結合には関与しません。C, N, Oで2s, 2pに入れる電子の個数はそれぞれ4, 5, 6です。そこで2s, 2pの混成軌道を考えて電子を配置し結合を説明するのです。 sp3混成; 2sと、2pが3つの軌道がすべて混ぜ合わされた軌道で、正四面体の中心に考えている原子があり、そこから4つ頂点方向に電子が分布します。炭素の場合この4つの軌道に1個ずつ電子を配置し、隣の原子から1個ずつ電子を貰い4つの共有結合(σ結合)をつくります。図のe)のCにあたります。メタンならHは正四面体の頂点ですが、e)の場合はそうではないと思います。また図のc)のNの場合,2s, 2pに使える電子が5つなので、sp3混成でできる4つの軌道のうち、一つの軌道はN自身からの2個の電子に占有されてこれは孤立電子対を形成します。残りの3つの軌道には電子が1個ずつ入り、2つのH、1つのCと電子を持ちあってσ結合します。 sp2混成; 2sと2pが2つ(例えばpx, py)よりなる混成軌道でx, y平面に120°の角度で電子が分布します。即ち考えている原子が正三角形の中心になり、その正三角形の頂点に方向に電子が分布する形です。図のb), d)のCがそれにあたります。sp2の三角形では3つの軌道に電子1個ずつ配置しますが、炭素はなお混成されないpzの軌道を持ちます。これをb)の場合は隣のC、d)の場合は隣のOのpzと電子を持ちあってπ結合を作ります。σとπの二つの結合があるところは2重結合となります。 sp混成; 2sと2pxよりなる混成軌道で電子の分布はx軸に沿います。a)の窒素はこれにあたります。2s, 2pxのsp混成に1個の電子が入り、Cとσ結合をします。混成されていないpy, pzでそれぞれCと二つπ結合をつくります。これで3重結合となります。