VSPER法による立体構造の予想

質問

学校でルイス電子式を書いて、それをもとにVSPER法で
分子の構造を予想するのをならったのですが、
孤立電子対を考慮に入れる場合と、入れない場合があるみたいで、
いまいちよく分かりません。
電子対間の反発が最も小さくなるような、構造をとると書いてあったのですが。。。
たとえばなぜオゾン分子が三方平面系をとるのかわかりません。

よろしくお願いします

回答No.3

noname#62864 · ベストアンサー

硝酸イオンの酸素原子において、どの方向に孤立電子対が向いているかということは、イオンの形状には関係ありません。つまり、考慮しても仕方がないということです。また、共鳴によって、３個の酸素原子は等価になっているはずですので、具体的に「○個の孤立電子対があるから、・・・」という議論が難しいこともあります。
もちろん考慮することによって、それがどちらを向いているかを想像することはできますが、実験的にそれを確認することはできません。

回答No.2

noname#62864

補足です。
孤立電子対の有無に関しては、正しく電子式が書かれていることが前提です。それが間違っていれば正しい判断はできません。
質問内容から判断すると、電子式が正しく書けていないように思います。
たとえばNO3-の場合であれば、中心にあるNの電子配置によってイオンの形が決まります。その電子配置は、
　‥
：Ｏ：-
　‥　　‥
＋Ｎ：：Ｏ：
　‥
：Ｏ-：
　‥
となっています。そのため、窒素には孤立電子対はありません。VSEPR法ではπ結合は無視しますので、３組の電子対の反発を考慮します。したがって、それらが空間的にもっとも離れている平面状の構造（結合角が120度）になります。

アジ化水素では、
　　‥　　　　　　‥
Ｈ：Ｎ：：Ｎ＋：：Ｎ：ー

となります。３個の窒素の内の中央のものは、孤立電子対を持たず、σ結合の数は２本なので、直線状になりますが、左の窒素は、孤立電子対を１組と、σ結合が２本ですので、120度に近い角度になることは予想されます。
ただし、アジ化水素の場合には、上記以外の電子式も書け、それに基づいて予想すれば別の結果になります。したがって、これだけから構造を断定することはできないと思います。初級の例としてはあまり良くないと思います。

硝酸イオンやアジ化水素に関しては共鳴理論がわからなければ理解できないでしょうし、この時点ではまだ習っていないでしょうね？

補足

丁寧な回答ありがとうございます。

共鳴は一応習いましたが、これから詳しく勉強します。

上記の硝酸イオンについてですが、
Oの孤立電子対は考慮しなくてもよろしいのでしょうか？

回答No.1

noname#62864

VSEPR(valence shell electron pair repulsion)法ですよね？
特殊事情がある場合を除き、孤立電子対は考慮に入れるはずです。どのような場合を想定されているのでしょうか？

＞たとえばなぜオゾン分子が三方平面系をとるのかわかりません。
原子数が３であれば、非平面構造をとることは数学的に不可能です。３原子がまっすぐ並んでいるか、曲がっているかのいずれかです。

補足

回答ありがとうございます。
たとえばNO3-やHN3（アジ化水素酸）のときは、孤立電子対は考えないのでしょうか？