硝酸の構造式

質問

硝酸の構造式はN（＋に帯電）を中心として-OHと-O（－に帯電）と=Oが結合しているものと思いますが、-Oを=Oとしてしまえば＋や－に帯電しなくとも良い気がします。友人に聞いたところ「Nは手が三本しかないのに五本になるからダメなんだよ」といわれたのですが、アセトニトリルオキシドは手が4本になりますよね？これはどういうことなんでしょうか？わかる方教えてください。

回答No.5

ht1914 · ベストアンサー

＃２です。
＃２では配位結合はご存知だと思って説明を省略しました。でも質問文と＃１でのお礼の文章とを見て気になりましたので確認しておきます。

配位結合は共有結合の一種です。電子を共有することによって結合が生じるのを共有結合といいます。この時結合する２つの原子から提供される電子の数が同じ場合と異なる場合とがあります。
例えばＨＣｌだとします。Ｈから１つ、Ｃｌから１つ、合わせて２つが共有されます。
でも片方からまるまる２つ提供される共有もあります。＃２に書いたＨ－Ｏ－Ｎ＝ＯのＮにＯがくっつくときの結合です。あららかじめイオンになっているのではありません。窒素の余っている電子対を酸素が使って共有するわけです。オクテットが完成します。電子２つの共有と言うことからすると一重結合です。イオン結合ではありませんので＋とか－を書く必要はありません。元々窒素に所属していた電子のペアーが窒素と酸素の共有になりましたので結果として窒素の電子が減ったように見えます。酸素は増えた様に見えます。これを形式電荷と言っています。これはあくまでも結果としてであって結合する前から＋と－があって引き合うと考えているのではありません。結合が生じない限り形式電荷もありません。
配位結合であるということをはっきり示したい場合には窒素から電子対が提供されたという意味で→を書くことがあります。でも出来上がった結合は一重結合であるということで構造を書けば価標一本でもいいわけです。（価標一本で示される構造の中に２つの種類があると考えればいいことになります。）
この結合を考えるとオクテットで考えることの出来る構造の範囲が広くなります。

＃１の解答の中でルイス酸塩基という言葉が出てきたのもここで考えた「電子対の提供」で結合が生じるとという考え方に関係するものです。

配位結合自体は高校の化学で出てくるものです。「結合に関係する電子対が片方の原子から提供される共有結合」として出てきます。形式電荷は出てきません。次の反応は出てきます。

Ｈ３Ｎ：＋ＨＯＨ　→　［Ｈ３Ｎ：Ｈ］＾＋　＋［：ＯＨ］＾－

水中のアンモニアのＮの孤立電子対に、近くにある水のＨがＯに電子対を残したままジャンプします。Ｈとしてはどちらの電子対を共有していても同じであるわけです。オクテット則は満たしたままです。　

＞N（＋に帯電）を中心として-OHと-O（－に帯電）と=Oが結合しているものと思いますが、-Oを=Oとしてしまえば＋や－に帯電しなくとも良い気がします。

質問文の中のこの部分を読むと配位結合という結合の結果としての形式電荷ではなく独立して電荷を考えているように思いました。

－Ｏ＾－を考えるということは最外殻電子が７つあるイオンを考えるということです。共有結合は両方から同じ数の電子が提供されなければいけないというイメージに合わそうとしているからではないでしょうか。別に同じである必要は無いと考えるとこういうイオンも考える必要はなくなります。（こういうイオンを不自然に感じたから質問が出てきたのだと思います。）
ＮＯ３－のイオンが生じたときはこの様なイオンを考える場面が出てくると思います。
どちらも同じではないかと言われればそうかなとしか言えません。でもそこまで踏まえているのであればこの様な質問は出てこなかったはずだと思います。

お礼

お礼が大変遅れて申し訳ありませんでした。試験の方はおかげさまで合格できました。丁寧な回答ありがとうございました。

回答No.4

noname#62864

アンモニウムイオンは手が４本ありますよね？
つまり、Ｎが正電荷を持つならば、４本の結合を作ることができます。
すなわち、ＮがＮ+になり、その結合相手が、
-OH
=O
-O^- （^-は上付きの-、すなわち負電荷を表します)
となっていれば、全体として電気的に中性になり、全ての原子がオクテット則を満たします。
したがって、通常は上記のように表現しますが、「-O^- 」の部分を配位結合（記号は→）で表すこともあります。これらは表現が違うだけで同じ意味です。先ほどの質問の硫酸におけるＳ＝Ｏの部分を同様に表すこともできます。

お礼

お礼が大変遅れて申し訳ありませんでした。試験の方はおかげさまで合格できました。わかりやすい回答ありがとうございました。

回答No.3

mataoyu

もう少し詳しい回答は、前に出た質問と回答にあります。
少々難しいですが。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1290957

お礼

わかりました。読んでみます。ありがとうございました。

回答No.2

ht1914

亜硝酸ＨＮＯ２はふつうの結合でいけますね。

Ｈ－Ｏ－Ｎ＝Ｏ

このＮには使っていない電子のペアーがあります。それを酸素が使わしてもらう形で結合します。配位結合ですね。これでＨＯＮＯ２が実現します。高校レベルで言うとこれで充分です。もうこれ以上くっつくことが出来ませんから硝酸が一番酸化された状態の化合物です。

お礼

お礼が大変遅れて申し訳ありませんでした。試験の方はおかげさまで合格できました。わかりやすい回答ありがとうございました。

回答No.1

noname#69788

配位結合やルイスの酸塩基の理論を使えば、可能ではないでしょうか。

お礼

お礼が大変遅れて申し訳ありませんでした。試験の方はおかげさまで合格できました。回答ありがとうございました。

補足

配位結合やルイスの酸塩基の理論を使えばどのように可能なのですか？実際に硝酸の構造式を書けと言われた場合はどのように書けばよいですか？手間をかけて申し訳ないのですが、詳しく教えてくださると助かります。