電子数について

質問

結合性電子数と反結合性電子数と結合次数の出し方がよく分かりません。Liは2,0,1らしいのですがこの例で説明していただけますか？

回答No.2

Tacosan · ベストアンサー

簡単にいうと
・結合性電子数: 結合性軌道に入っている電子の数
・反結合性電子数: 反結合性軌道に入っている電子の数
・結合次数: (結合性電子数 - 反結合性電子数)/2
で例に挙がってる Li や Be ですが.... ん～, やっぱりよくわからないなぁ. 実は Li2 とか Be2 ってことはない?
とりあえず, 以下は Li2 とか Be2 という 2原子分子のこととしていきます.
まず Li が持っている電子は 1s の 2個と 2s の 1個で合計 3個. 第2周期なら内殻電子は共有結合に関係しないので無視して, 価電子は 2s の 1個となります. 今 Li2 の分子軌道を考えると, 双方の 2s 軌道が組合さって結合性σ軌道 (σ) と反結合性σ軌道 (σ*) が 1個ずつでき, 結合性軌道の方がエネルギーが低いのでこちらから埋めていきます. すると Li2 では 2個の電子があるので結合性σ軌道に 2個入ります. 従って結合性電子数は 2. 反結合性σ軌道には電子がいないので反結合性電子数は 0 となり, その差の半分である 1 が結合次数となります.
同様に Be で考えると価電子は 2s の 2個で, これが Be2 の分子軌道に入るんだけど今度はσに 2個, σ*に 2個入ることになります. 従って結合性電子数・反結合性電子数ともに 2 であり, 結合次数はその差の半分で 0 となります.
ちなみに, そのあとの B～F までは (σとσ*に 2個ずつ入るので) 2s 電子を無視することができて, 2p 電子だけを考えればよくなります. ただ, 2p 軌道には方向性があるのでσ軌道の他にπ軌道もできます (σ, σ*とそれぞれ 2個ずつ縮退した π, π*). N2 と O2 の間でσとπのエネルギー準位が逆転する (B2～N2 まではπの方がσよりエネルギーが低いのに対し O2 や F2 ではσの方がπよりエネルギーが低い) のがポイントで, その結果 (2個の縮退したπのそれぞれに 1個ずつ電子が入る) B2 と (2個の縮退したπ*のそれぞれに 1個ずつ電子が入る) O2 は基底状態では常磁性となります.

補足

ごめんなさい。Li2とBe2でした。非常に分かりやすかったです。すいません最後に質問させてください。
基底状態では常磁性となります＞
とはどのような状態のことなのですか？

回答No.3

Tacosan

えっと, 常磁性ってのは磁石を近づけたときにどんな反応をするかで区別するもので, 他にも「強磁性」, 「反磁性」というのがあります. おおざっぱには
・強磁性: 磁石に強く引っ張られる. 自身で磁石にもなる.
・常磁性: 磁石にちょっと引っ張られる. 自分では磁石にならない.
・反磁性: 磁石と反発する... けど非常に弱いのでほとんどわからない.
酸素が常磁性であることは, 液体空気に強い磁石を近づけると磁石のまわりに「青っぽい液体 (= 液体酸素)」が集まることで理解できるとか.

お礼

なるほど。難しいですね。でも、とてもためになりました。ありがとうございました。

回答No.1

Tacosan

「結合次数」っていうと共有結合っぽい感じなんだけど, 金属結合 である Li でも使うの?

補足

上にあげたのが例になっていて、Beの結合性電子数が2反結合性電子数が2と与えられていて、では結合次数はいくつか？という問題になっています。