立体数とは何ですか?

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立体数は、多原子分子またはイオンの形状を予測するモデルに関連付けられています。価電子殻電子対反発理論 (VREPEV) . このモデルは、価電子対の原子の周りの静電反発力に基づいています。このモデルの基本的な仮説は、これらの電子は互いに反発し合うため、反発が最小になるように空間的に配置され、このようにして分子の形状が定義されるというものです。結合を共有するものと共有しないものの両方の、原子の周りの価電子対の数は、立体数と呼ばれます。

TRePEV 原子モデルは、エネルギー的にアクセス可能な軌道を決定して結合を形成することで問題に対処する原子価結合理論や、分子軌道の形成を研究して原子がどのように結合するかを決定する分子軌道理論に代わるものです。 . TRePEV モデルは、定量的な理論ではなく定性的な理論であり、分子構造の取得に限定されているため、制限があります。一方、TRePEV は遷移金属化合物の多くの構造を正しく記述していません。その価数は、電子殻のd電子と、結合していない電子対の範囲からより離れた配位子との相互作用に起因します。

立体数の計算

立体数は、中心原子に結合していない電子対の合計に、中心原子に結合している原子の数を加えたものとして計算されます。いくつかの例を見てみましょう:

  • メタン (CH 4 )の場合、中心原子である炭素原子は 4 つの水素原子と結合しており、結合していない電子対はありません。したがって、立体数は 4 です。結合した電子対が 4 つあるため、幾何学的配置は四面体です。4 つの水素原子は正四面体の頂点に位置し、結合角は 109.5° です。それは AB 4タイプの分子で、中心原子は A で、文字 B は他の原子を表します。
  • アンモニア (NH 3 ) も 4 の立体数を持ちます。これは、中心原子である窒素原子が 3 つの水素原子と結合し、結合していない電子のペアが残った結果です。一般的な命名法はAB 3ですここで、E は孤立電子対を表します。この場合、孤立電子対は別の原子に付着していませんが、それが生成する静電反発力によりジオメトリに影響を与えます。メタンの場合と同様に、電子密度には 4 つの領域があるため、一般的な配向は四面体です。しかし、中央の原子に結合している原子は 3 つしかないため、形状は底辺が三角形のピラミッドの形状になります。孤立電子対が役割を果たしますが、分子の形状は原子の関係によって決まります。この影響により、HCH 結合角は 109.5° で決定されますが、アンモニアの場合は HNH 結合角の方が小さいことがわかります。
  • 他の 2 つの典型的なケースは、水分子と二酸化炭素分子です。水 (H 2 O) は、2 つの水素原子が結合している中心原子として酸素を持っています。酸素も孤立電子対を 2 つ持っているので、水の立体数は 4 です. 二酸化炭素 (CO 2 )の場合、炭素と酸素の間に二重結合の 2 つのグループがあり、電子対は残りません. 自由電子; したがって、立体数では 2 です。

次の表は、さまざまなタイプの分子のジオメトリを示しています。次の図は、水などAB 2 E 2 タイプの分子と、アンモニアなどのAB 3 E 1タイプの分子の電子分布と幾何分布を示しています。

分子タイプ
AB 1_ 二原子分子 HF、O2
AB2E0 _ _ _ 線形 BeCl2 、HgCl2CO2 _
AB 2 E 1 角度 いいえ2 、SO 2、O 3
AB 2 E 2 角度 H2O 、OF2 _
AB 2 E 3 線形 XeF 2 , I 3
AB3E0 _ _ _ 平らな三角形 BF 3、CO 3 2-、NO 3 、SO 3
AB 3 E 1 三角形の基本ピラミッド NH3 、PCl3 _
AB 3 E 2 T字型 ClF3 、BrF3 _
AB4E0 _ _ _ 四面体 CH 4、PO 4 3-、SO 4 2-,ClO 4
AB 4 E 1 ロッカー sf4 _
AB 4 E 2 フラットスクエア XeF4 _
AB 5 E 0 三角脚両錐台 PCI 5
AB 5 E 1 正方形の基本ピラミッド ClF5 、BrF5 _
AB 5 E 2 平らな五角形 XeF5 _
AB6E0 _ _ _ 八面体 SF6 _
AB 6 E 1 五角形の基本ピラミッド XeOF 5 、IOF 5 2-
AB 7 E 0 五角形ベース両錐体 IF7 _
黄色の孤立電子対 (左) と孤立電子対を除くジオメトリ (右) を含む電子分布、水のような AB2E2 様分子 (上図)、および水のような AB3E1 様分子 (下図)。
黄色の孤立電子対 (左) と孤立電子対を除くジオメトリ (右) を含む電子分布、水のような AB2E2 様分子 (上図)、および水のような AB3E1 様分子 (下図)。

噴水

スティーブン・ストーカー。一般、有機、および生物化学。センゲージ ラーニング、2009 年。

https://westendchronicle.com/en/texts/9002-how-to-calculate-a-steric-number

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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