化学Ⅰ›化学結合と分子の世界

分子の構造

Molecular Structure (VSEPR)

直感導入 — 分子はなぜ特定の形を持つか?
💡 例え:風船を結ぶ
①風船2個を結ぶ → 直線(180°)
②風船3個 → 平面三角形(120°)
③風船4個 → 正四面体(109.5°)
④電子対も風船のように反発し最大限離れようとする
⑤これがVSEPR(電子対反発理論)の核心!
VSEPR分子構造の可視化
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🔍 6つの構造を比較!
①直線(CO₂):結合対2、非共有0 → 無極性
②平面三角形(BF₃):結合対3、非共有0 → 無極性
③屈曲(SO₂):結合対2、非共有1 → 極性
④正四面体(CH₄):結合対4、非共有0 → 無極性
⑤三角錐(NH₃):結合対3、非共有1 → 極性
非共有電子対と結合角
VSEPRの核心
電子対反発:非共有 > 非共有-結合 > 結合対
非共有電子対が広い空間を占める → 結合角減少
結合角比較
CH₄(109.5°) > NH₃(107°) > H₂O(104.5°)
非共有電子対 0 → 1 → 2:結合角が徐々に減少
💡 なぜ非共有電子対が結合角を減らすか?
①非共有電子対 = 1核に属する → 広く広がる
②結合電子対 = 2核間 → 比較的狭い
③非共有電子対が結合電子対を強く押す
④結果:結合角↓(109.5° → 107° → 104.5°)
極性判定

分子極性判定

📊構造と極性の関係
構造例対称?極性
直線CO₂○無極性
平面三角形BF₃○無極性
屈曲H₂O, SO₂×極性
正四面体CH₄, CCl₄○無極性
三角錐NH₃×極性
💡 極性分子判定3ステップ
①各結合は極性か?(電気陰性度差)
②分子構造は対称か?(VSEPRで確認)
③対称なら双極子モーメント相殺 → 無極性
④非対称なら双極子和 ≠ 0 → 極性
⑤同じ結合でも構造で極性が変わる!
総まとめ
分子構造の決定法
① 中心原子の電子対数を数える → ② VSEPRで構造決定
電子対 = 結合対 + 非共有電子対
🎯 試験ポイント
①VSEPR = 電子対が最大限離れようとする原理
②非共有電子対は広い空間 → 結合角↓
③CH₄:正四面体(無極性)、NH₃:三角錐(極性)、H₂O:屈曲(極性)
④CO₂:直線(無極性) vs H₂O:屈曲(極性)
⑤分子極性 = 結合極性 + 分子構造(対称性)で総合判定