化学結合と電子の波動性

質問

高校で化学を学んでいるときに、先生が「化学結合を理解する上で電子の波動性が重要だよ」って言ってたのですが、なぜ重要なのでしょうか？確か、物理の先生も似たようなことを言ってましたが、発言の意図がよく分かりませんでした。

回答No.3

potachie

化学結合は、価電子の範囲で理解できる部分と、それでは説明ができない部分が含まれています。
高校の履修範囲では、
　ベンゼン環
　カルボキシル基
が、これに当たります。高校で習うこの化学式は大学でも使いますが、現象としては間違いです。
古典的な結合論では、これは共役（共鳴）という現象を考えて解決しようとしましたが、これも正しくなく、電子がどこに存在しているかというのを正しく理解するためには、電子雲（確率雲）の発想と同時に、電子の波動性が重要になってきます。
たいがいは価電子で説明できますが、それが破綻する分子があるということを覚えておいて良いかと思います。
化学結合としてのポイントは、この辺でしょうか。

回答No.2

jaspachate

電子を単に粒子と考えると、原子核とクーロン力によって結びつきながら運動しているために電磁波を放射してエネルギーを失い、原子核に吸収されてしまい、安定な原子を作ることが出来ません。
電子を粒子と波動の２面性を持つ量子と考えると、その波動としての性格から、原子核の回りで安定な定常波として存在する、と考えることが出来ます。電子軌道の周長が波長の整数倍でなければならないので、飛び飛びの軌道しか取ることが出来ません。こうして電子軌道のエネルギー準位の存在と原子中の電子の殻構造が導かれます。
化学結合では電子の殻構造が重要な意味を持ってきます。主に最外殻軌道での電子の存在や不足が化学結合の大きな要因です。このような電子の殻構造によって周期律表にあるような原子の化学的性質が決定されています。
化学結合の例としては、炭素の共有結合では結合電子が個々の原子に局在して束縛されてはおらず、二つの原子に等しく関与しています。このとき電子は原子間をいったりきたりしているのではなく、２原子系を取り囲む新たな結合エネルギー準位に波動の電子雲として存在しています。
このように分子では分子としての電子軌道があり、分子としての化学的性質をもたらしています。このような電子軌道の存在は電子の波動性からきています。

お礼

ご回答ありがとうございます。化学の知識には明るい方なので、授業とも結びつけて、よく理解できました。ありがとうございます！(^_^)v

回答No.1

noname#71111

大学に入ってから化学を取ると分かると思います。高校生には難しい内容の物理学や数学が必要なので、高校の先生はうまく説明できないのでしょう。