極性分子について

質問

電気陰性度と極性分子に関する問題なのですが、アンモニア分子は極性分子になり、メタン分子は無極性分子になる理由を説明していただけないでしょうか？特にメタン分子が分かりません。回答をよろしくお願いします。

回答No.3

rei00 · ベストアンサー

> 電気陰性度と極性分子に関する問題なのですが、
　との事ですので，「電気陰性度」で説明しましょう。

　さて，電気陰性度ですが，「水素 < 炭素 < 窒素」の順で大きくなります。電気陰性度が大きい原子は結合電子をより強く自分の方に引き付けます。したがって，「Ｈ－Ｃ」結合では炭素の方へ，「Ｈ－Ｎ」結合では窒素の方へ，それぞれ電子は引き寄せられ，電荷の片寄り（分極）が生じます。

　各結合ではこの様に分極（極性）が存在しますが，分子全体として極性が存在するかどうかを考えるには，分子の立体的な構造（形）を考えて，「分子全体で電荷の片寄りが存在するかどうかを考える」必要があります。

　ここで，参考 URL（高等学校＿化学＿テキスト）の「化学Ｉｂ」の「第1章　物質の構造」の「1.4　分子・イオンの構成」（PDF ファイル）を御覧下さい。図 1.10 に「メタン」が図 1.14 にアンモニアが出ています。

　正電荷（原子核ですね）と負電荷（電子です）の重心を考えると，先に回答がある様に，「メタン」の場合は両者が一致しますが，「アンモニア」の場合は一致しません。そのため，分子全体で見ると「メタン」は電荷の片寄りのない「無極性分子」であるのに対し，「アンモニア」は電荷の片寄りがある「極性分子」になります。

　簡単ですが，参考 URL の「化学Ｉｂ」の「第2章　純物質の性質」の「2.4　分子の性質」にも説明があります。

参考URL：

http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

お礼

回答ありがとうございました。参考URLもとても為になりました。

回答No.2

appaloosa

言葉で定義づけると、極性の有無は同原子の重心の一致・不一致によります。

言葉で言うとややこしいので実際に説明してみましょう(この時分子の形を図示出来れば説明しやすいが出来ないので自分で書いてみてください)。
○アンモニア分子・・・アンモニア分子は１個のＮの周りに３つのＨが結合していますね。この時、Ｈ原子同士を線で結んで出来た三角の重心がアンモニア分子におけるＨ原子の重心です。一方、Ｎ原子の重心はＮ１個ですからＮ原子の位置がそのまま重心になります。するとＨ原子の重心とＮ原子の重心は立体的に見ると一致しませんね。従ってアンモニア分子は構成原子であるＮ・Ｈのバランスが無く極性分子となります。
○メタン分子・・・メタン分子は１個のＣの周りを４個のＨが囲んでいますね。この時、４個のＨは正四面体を形作っていますね。そしてその中心(ここがメタン分子におけるＨ原子の重心にあたる)にＣ原子が位置しています。従ってＣ原子の重心とＨ原子の重心が一致し、互いの電荷を打ち消しあって無極性となる訳です。

いかがでしょうか。一回、二つの立体図を書いて重心の一致・不一致を見てください。

お礼

立体図を書いてみたところすぐ分かりました。回答有難うございました!

回答No.1

TK0318

図が書ければ簡単に説明できるのですが・・・

正四面体を考えてください。
アンモニア分子は中心に窒素原子、頂点のうち3ヶ所に水素原子があります。（で互いにつながっている）つながっていない方に不対電子がありこの影響で極性を持ちます。（実際は歪むのですが）
一方メタン分子は中心に炭素原子、頂点に水素原子があります。（で互いにつながっている）つながりが均等のため極性がありません。

口で上手く説明できていないので自信なしで。

お礼

何となくですが、少し理解できました。図を書いてみます。