高校 · 12分
VSEPR で分子の形を予測する
5 つの基本 AXₙ 構造をたどり、電子対の反発が結合角を決める様子を見る。
目的
電子対の数を構造・結合角に結びつけ、それぞれ実在の分子を挙げる。
器具と試薬
分子模型キットまたは下のシミュレーション、AXₙEₘ 分類表。
手順
- AX₂ を選び、2 つの配位子がなす角を確認する。
- AX₃・AX₄ に進み、120° と 109.5° を比較する。
- AX₅ では、軸位の配位子 2 つと赤道位の 3 つを区別する。
- 最後に AX₆ で、すべての角が 90° か 180° であることを確かめる。
観察すること
- 電子対が増えるたびに配位子は新しい最適配置へ押し出される：2 対で 180°、3 対で平面内 120°、4 対で空間的に 109.5°。
- 三方両錐では軸位と赤道位は等価でない。隣との角度がそれぞれ 90° と 120° で異なる。
解説
VSEPR は中心原子まわりの各結合（および非共有）電子対を負電荷の領域とみなし、相互距離が最大になるよう配置される。AXₙEₘ 表記は結合原子 X が n 個、孤立対 E が m 個を数える。本実習は m = 0 の系列を扱う。孤立対は結合対より強く反発するため、AX₃E（NH₃、107°）や AX₂E₂（H₂O、104.5°）は理想の 109.5° より狭まる。
実験の歴史
ファントホフは1874年、光学異性を説明するため正四面体の炭素を提唱した。1940年にシジウィックとパウエルが電子対配置を体系化し、1957年にギレスピーとニホルムが現在教えられている VSEPR 則にまとめた。
ゆかりの化学者
関連トピック
バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。