章末問題解答 第４章 章末問題の解答 第４章 １） a） ア） H Cl イ） Br Br ウ） H O+ H H F エ） F B - F F オ） H C カ） O N O キ） O N O ク） O C O + N - - O b） ウ） 三角錐形 エ） 四面体形 オ） 直線形 カ） 直線形 キ） 折れ線形 ク） 平面三角形 1 ２） a） Li2 σ*2s 2s 2s σ2s σ*1s 1s 1s σ1s Liの原子軌道 Li2 の分子軌道 Liの原子軌道 結合次数 1 二原子分子を生成する Be2 σ*2s 2s 2s σ2s σ*1s 1s 1s σ1s B eの原子軌道 B e 2 の分子軌道 B eの原子軌道 結合次数 0 二原子分子を生成しない b） B2 σ*2p π*2p 2p 2p σ2p π2p σ*2s 2s σ2s 2s σ*1s 1s 1s σ1s B の原子軌道 B 2 の分子軌道 結合次数 1 2 B の原子軌道 章末問題解答 第４章 C2 σ*2p π*2p 2p 2p σ2p π2p σ*2s 2s 2s σ2s σ*1s 1s 1s σ1s C の原子軌道 C 2の分子軌道 C の原子軌道 結合次数 2 c） F2 の電子配置は図 4-23（a）に示すようになり，結合次数は 1 である。 これに対し F2− では，反結合性の σ2p* に電子が 1 個加わるため，結合 次数が 0.5 になる。一方 F2+ では，F2 の電子配置から π2p* の電子が 1 個 取り除かれるために，結合次数は 1.5 となる。以上より，結合次数は， F2−，F2，F2 + の順に高くなり，それに対応して結合解離エネルギーも大 きくなる。 ３） a） A 非結合性 B 結合性 C 反結合性 b） C 2s 1s B A 1s Liの原子軌道 LiHの分子軌道 Hの原子軌道 結合次数 1 3 c） –30 5.88 ×（3.336 × 10 –9 0.160 × 10 ） ＝ 1.23 × 10–19 C Li 原子 1.23 × 10–19 C H 原子 – 1.23 × 10–19 C ４） a） シアン酸 H O C N C O イソシアン酸 H N b） シアン酸 ∠ HOC 109.4° ∠ OCN 180° イソシアン酸 ∠ HNC 120° ∠ NCO 180° c） シアン酸 酸素原子 sp3 混成軌道 炭素原子 sp 混成軌道 イソシアン酸 窒素原子 sp2 混成軌道 炭素原子 sp 混成軌道 ５） a） ア） F O F イ） F Kr F F ウ） F 4 Cl F 章末問題解答 第４章 エ） N F F F オ） S F F カ） F F F F Xe F F F キ） C F F F ク） F F Br F F F ケ） As F F コ） F F F F F F Se F F F 5 b） イ），ウ），オ），カ），ク），ケ），コ） c） ア）折れ線形 イ）直線形 ウ）T 字形 エ）三方錐形 オ）シーソー形 カ）平面四角形 キ）四面体形 ク）四方錐形 ケ）三方両錐形 コ）八面体形 d） ア），ウ），エ），オ），ク） 6） a） 不対電子 第 3 章で学んだように，原子軌道には電子が 2 個まで入る。原子 軌道に電子が 2 個入るとき，これが電子対をなす。原子軌道に 1 個 しか電子が入っていない場合，この電子は対をつくらない。これを不 対電子という。分子軌道の場合も同様に，軌道に 1 個しか電子が入っ ていない場合，これを不対電子という。 b） 非共有電子対 共有結合は，2 個の原子が不対電子を出し合って，電子対（結合電 子対）を形成することでつくられる。共有結合で結びつけられている 原子は，共有結合に関わらない電子対をもともと持っている場合があ る。このような電子対を非共有電子対という。 c） 結合性分子軌道，反結合性分子軌道 分子軌道法では，一般的に，分子を構成する原子の原子軌道をもと にして分子軌道を構築する。元の原子軌道に比べエネルギーの低く なった分子軌道を結合性分子軌道，高くなった分子軌道を反結合性分 子軌道という。 d） 永久双極子モーメント 分子を構成している原子の電気陰性度に差がある場合，分子内の電 荷分布に偏りが生じる。その結果，分子に双極子モーメントが生じる 場合がある。この双極子モーメントは，分子の立体構造や電荷の偏り 方に依存した，その分子固有の量であり，永久双極子モーメントとい う。 6 章末問題解答 第４章 e） σ結合，π結合 原子価結合法では，不対電子の入った 2 つの原子軌道の重なりに よって共有結合が形成されると考える。軌道の重なりが結合軸上にあ り，結合軸に対して対称的となっている結合をσ結合という。一方， 結合軸と垂直方向を向いた p 軌道同士の重なりのように，軌道の重 なりが結合軸に対して対称的でないような結合をπ結合という。 f） 昇 位 ベリリウム，ホウ素，炭素原子の原子価はそれぞれ 2，3，4 であ るのに対し，これらの原子は基底状態でそれぞれ 0 個，1 個，2 個の 不対電子しか持たない。この違いを解消するために，これらの原子で は，分子をつくるときに，基底状態とは別の原子価状態に移っている と考える。この原子価状態は，基底状態で電子対をつくっている電子 の 1 個が，よりエネルギーの高い軌道に移ることで，基底状態に比 べ 2 個多い不対電子をもつ。このように原子が基底状態から原子価 状態に移ることを昇位という。 g） 共 鳴 分子軌道法によれば，多原子分子の結合に関わる電子は分子を構成 する 3 個以上の原子にわたって非局在化する。しかし原子価論やそ れに立脚した原子価結合法では，2 個の原子間で共有結合が形成する， という前提をおいているために，実際の結合を正しく表現できない場 合がある。このような場合，原子価に基づいて描いた複数の構造式（極 限構造式）を用いて表現する。これを共鳴という。実際の構造は，こ れら極限構造式を平均したものであると考えられる。 h） 分散力 無極性分子は永久双極子モーメントを持たないが，原子核と電子の 位置の違いに起因して一時的な双極子が生じている。この一時的な双 極子によって隣接する無極性分子に双極子が誘起される。その結果， 無極性分子の間にも，一時的な双極子とそれにより誘起される双極子 の間で弱いながら引力がはたらく。この引力を分散力という。 7
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