化学結合について

質問

教えて！gooでの初めての質問なので不適切な部分があったらすいません。まず問題が「H2S分子の双極子モーメントは3.00*10^-30Ｃmである。S-H結合のモーメントを算出せよ。またS-H結合のイオン性を％で示せ。ただし、原子間距離r(S-H)=1.328A、原子価角HSH=92.2°である。」
なんとかS-H結合のモーメントまではたどり着いたのですが、S-H結合のイオン性の％が出せません。原子間距離をまだ使っていないのでおそらく使うのであろうなというところでいきずまっています。別の部分で例題がありまして、塩化水素についてかかれているのですが内容が「純粋なイオン結合とすれば原子間の距離が1.28Aであるので、双極子モーメントは20.5*10^-30Ｃmである。」と書かれていてこの数と実測値との比較でイオン性を出しています。おそらく先の自分の計算で出した双極子モーメントは同じように考えると実測値の双極子モーメントを出したことになると思います。純粋なイオン結合としたときの双極子モーメントはどうやったら出るのでしょうか？よろしくお願いします。長々とすみません。

回答No.2

noname#62864 · ベストアンサー

「電子の電荷に結合の長さをかけた値」は結合の長さ（原子間距離）に電子の電荷（の絶対値）をかけたものです。これが、S-H結合が完全なイオン結合（つまりS-とH+のイオン結合）と考えた場合の、S-H結合１本分の双極子モーメントです。ただし、長さの単位はm、電荷の単位はCでなければなりません。電子の電荷は、-1.6x10^19 C です。

「トータルの双極子モーメント」というのは、２本のS-H結合がいずれも完全なイオン結合であると考えた場合の、分子全体での双極子モーメントです。その際に、２本の結合によるモーメントの方向が異なっています（94.2°）ので、トータルの双極子モーメントの方向は、その中間方向（結合角を２等分する方向）を向いており、その方向の成分を表すのがcos47.1° ということです。
こうして計算した値と、実際の双極子モーメントを比較すると、前者の方が大きいはずです。それは、実際の結合がイオン結合ではないからです。後者の値を前者の値で割れば、完全なイオン結合と比較して、結合の分極がどの程度であるか計算できます。それを％で表したのが結合のイオン性です。

実際のS-H結合のモーメントを算出するには、これとは逆に、3.00*10^-30Ｃmを2xcos47.1° で割れば良いことになります。その値を「電子の電荷に結合の長さをかけた値」で割っても結合のイオン性は計算できます。「結合のイオン性」と「S-H結合のモーメント」の両方を計算するのであれば、この方が手順が短くてすみますね。

お礼

本当にありがとうございました！助かりました。一から教えていただいて非常に分かりやすかったです。ありがとうございました！

回答No.1

noname#62864

純粋なイオン結合と考えた場合の双極子モーメントは、一方の原子に+1、他方の原子に-1の電荷があると考えた場合の双極子モーメントということになります。すなわち、電子の電荷に結合の長さをかけた値です。
ただし、この場合には2本のH-S結合がトータルとして作用します。その時に結合の方向も考慮する必要がありますので、「ベクトル」と同様の扱いをします。
すなわち、結合角が94.2°ですので、その半分は、47.1°となり、トータルの双極子モーメントは、純粋なイオン結合と考えた場合のS-H結合の双極子モーメントに、
2xcos47.1° をかけた値になります。

補足

電子の電荷に結合の長さをかけた値＞
ということは結合の長さに１をかけた値が純粋なイオン結合と考えた場合の双極子モーメントになるということでしょうか？
トータルの双極子モーメント＞
というのはこの私の場合ですと3.00*10^-30Ｃmということでしょうか？