結合の長さの問題

質問

次の化学種を結合の長さ順に並べよ
O2^(2-)　、　O2^(-)　、　O2　、　O2^(+)
という問題があるのですが、自分の考えに自信がありません。どなたか見ていただけないでしょうか。

自分の考え
まずMO法によるO2の電子配置を考えると
1σ2 2σ*2　3σ2　1π4　2π*2
となります。結合長が増加する(長くなる)ということはすなわち結合次数が減少していく。また、この問題に関しては2π*の反結合性軌道のみ考えればすむと考えました(反結合性軌道に電子が入っていれば入っているほど結合次数が減少する)。
そうすると+となっていれば結合次数が増加し、-であればあるほど結合次数が減少する。
それを考えれば
O2^(2-)>O2^(-)>O2>O2^(+)
となると思いました。(自分では間違いないと思っていたのですが)

しかし、インターネットで別のことを調べていると偶然ほぼ同じ問題を見かけました。その答えは自分の考えていた答えとはまったく逆の順でした。
自分の答えは間違っているのでしょうか？どなたかお分かりになる方、ご教授願えませんでしょうか。よろしくお願いいたします。

回答No.1

Tacosan · ベストアンサー

手元の本によると, 結合の長さはそれぞれ
O2^+: 112pm
O2: 121pm
O2^-: 128pm
O2^2-: 149pm
となってます.
「長さ順」がどういう意味なのか (長い方から並べるのか短かい方から並べるのかで逆になるので) を確認してもいいかも.

お礼

まさに問題の答えをありがとうございます。
言ってしまえばこれ以上の答えはないかと・・・。
やはりO2^(2-)>O2^(-)>O2>O2^(+)となってますね。
本当にありがとうございました。

回答No.4

Tacosan

えっと....
ぱっと見たところ, そのページはちょこちょこ間違っている感じがします. 少なくとも, 1, 3, 7 は間違ってると思う (それぞれ 2, 1, 1 だと思う). 15 も違うなぁ (3 が正解だろう). 18 は多分 5 が答えだと思う (1位と 2位では電子密度が違い, 従って生成物の混合比が 1:1 ではなくなる).

お礼

そんなに間違っているんですか。
せっかくいいサイトを見つけたと思ったのですが。
それにしてもちょっと見ただけでそれだけ間違いを発見してしまうとはすごいです・・・。自分もそうなれるように努力しなければ。
回答して頂きありがとうございました。

回答No.3

phosphole

質問者さんは間違っていませんので、これは参照されたサイトのミスでしょう。有志の方々が作成されているサイトですから解答の正誤に責任があるわけでもないですし（こういう言い方は良くないとは思いますが）、これだけの情報があるので凡ミスがあってもおかしくはないかと。

そもそも、問題文中に”O2は結合次数２，スーパーオキシドアニオンは1．5”とあるのだから、少なくともO2の方が結合次数は短いはずなのに、（５）では逆になっているのは矛盾していますよね。
またN2を例にだしてきているのは、O2^2+とN2が等電子構造であるから、N2が結合次数３ならO2^2＋も３ではないか、すると電子が減るほど結合次数は増えると推定させることを目的としているのでは、と思います。

赤本などでも解答ミスはそんなに珍しいことではありません。

お礼

なるほど、やはりサイトのミスですか。
自分の解答に自身がもてました。
再び回答して頂き本当にありがとうございました。

回答No.2

phosphole

No.1の指摘にもありますが、同じ問題でも、解答の形式が違っていたのでは？
結合次数の順とか（これだと変だけれど）。
質問者さんの考えは合ってますし。

お礼

お答えいただきありがとうございます。
実はこのサイトで見たのですが
http://www.pejp.net/pe/index.htm
一次試験対策の「過去問題・解答案・分析など」→化学のH15→9問目
うーん、どうなんでしょうか。自分が理解し違えているのかどうなのか・・・。