混成軌道について

質問

ＣＯ2とＨ2Ｏ2の混成軌道を知りたいです。

まず、ＣＯ2はＳＰ混成軌道でしょうか？私なりに考えたのですが、２つの混成軌道で各１つずつがＣとＯとの間でσ結合をつくり、残った２Pz軌道同士でπ結合をつくって結局二重結合を形成すると思いました。分かりにくい説明ですが、このような考え方で合っているのでしょうか？

そして、Ｈ2Ｏ2はＳＰ3混成軌道ですか？Ｈ2Ｏ2は直線型の構造をしているのでしょうか？こちらはまったく分からないので教えて下さい。
回答、よろしくお願いします。また、混成軌道について分かりやすく説明しているサイトがありましたら教えていただけると嬉しいです。

回答No.4

anthracene · ベストアンサー

あ、私の説明が分かりにくかったみたいですね、すいません。

真ん中の炭素の混成軌道の絵を描いてみれば分かると思います。
z軸方向にsp混成軌道が２個ありますね。
また、y軸とx軸方向に、2p軌道が１個ずつありますね。
そして、価電子を１個ずつ入れておけば腕４本となりますね。

O-C-Oという分子骨格のうち、左側のO-C結合についてまず考えてみると、この結合は、炭素のsp混成軌道および酸素のsp混成軌道からなるシグマ結合と、炭素の2px軌道と酸素の2px軌道からなるパイ結合からできます。ですから２重結合です（余った酸素の軌道は、ローンペアを収容するのに使います）。
次、右側のC-O結合に就いて考えると、これも同様にして、シグマ結合が炭素および酸素のsp混成軌道、パイ結合が炭素および酸素の2py軌道から形成されます。ですから２重結合です。

さて、左側のパイ結合と、右側のパイ結合の絵を描いてみてください。
これらは、それぞれx軸、y軸方向にローブを持っています。
ですから、直交していますね。

同様の分子軌道は、R2C=C=CR2（アレン）や、その集積体(C=C=C=..., クムレン）でも見られます。

お礼

お礼が遅くなって大変すみません。
丁寧な回答、ありがとうございました。お陰でなんとか書けました！！何回も回答してくださって本当にありがとうございました。

回答No.5

anthracene

tacosanさんのお書きになっていることについて、私も考えてみましたが、理由が分かりません。
酸素上のローンペアと、O-Hの反結合性軌道のネガティブハイパーコンジュゲーションの効果も効いているのかな？とも思いましたが・・・

回答No.3

Tacosan

ちなみに H2O2 の 4個の原子は同一平面上に＊ありません＊. 一方の HOO を含む面ともう一方の HOO を含む面は 112度くらいの角度をなしています. これ, H と遠い方の O の孤立電子対が重なる配座だと思うんですが, C2H6 では重なり配座が高エネルギーなんだよなぁ. + に分極した H と O の孤立電子対が重なるので安定化するんだろうけど, アンチ配座より安定なのかなぁ?

お礼

まだまだ私が勉強不足なためちょっと難しいです・・・。調べてみます。
回答ありがとうございました。

回答No.2

anthracene

再レス。
O-C-Oの結合軸方向をｚ軸に取ることにして話を進めます。
この場合、炭素および酸素のsp混成軌道は、2s軌道と2pz軌道からできます。
よって、あまるのは2px,2py軌道です。
すなわち、シグマ軌道はsp混成軌道（由来は2s, 2pz)、パイ軌道は2py(炭素）-2py（酸素）の組み合わせからできたものと、2px（炭素）－2px（酸素）の組み合わせからできた２つとなります。
したがって、分子軌道の絵を描いた場合、O-C-Oの左側のパイ結合と右側のパイ結合は90度直交した位置に存在するような絵になります。

補足

すみません。最後の一行がイメージがつかめないのですが・・・・。
回答を参考にして書いてみたのですが、三重結合になってしまう気がします。二重結合にならなければなりませんよね・・・・。ちょっと分からないので再び回答していただけると嬉しいです。

回答No.1

anthracene

CO2はその通りです。
CとOの間には、シグマ結合とパイ結合が1本ずつあります。すなわち二重結合です。

H2O2は酸素のsp3混成軌道からできていて、折れ曲がっています。