硝酸分子の構造式を教えてください

質問

硝酸分子の構造式を教えてください。
質問番号1873126 とか
URL　http://web1.caryacademy.org/chemistry/rushin/StudentProjects/CompoundWebSites/1999/NitricAcid/properties.htm
を見ました。
質問は、N原子のL殻最外殻電子は８個で安定すると思いますが、質問への解答では、6個しか見受けられません。
上記URLの図では、H原子と結合していないO原子がまだ電子が一つ不足しているように見受けられます。

H－O－N＝O
　　　||
O
とすると、N原子の最外殻電子が１０個で多すぎます。
この図では、N原子のローンペアが３個？とも見えますので、
4個目の電子対が空席になっているような気もします。
よろしくお願いします。

回答No.6

Ichitsubo

#3です。
だから#1さんの示されたURLの図を見ましょうね。
http://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
Nの上に+電荷が、Oの上に-電荷があり、さらにそれらが共有結合しているのです。

>単結合ではなく、配位結合でしょうか。
いいえ。前回の記述を読めばそう読めるはずはないのですが。

>塩酸はH^+Cl^-と記述しますね。
>硝酸は、H^+NO3^-と描きますが
どちらも不正確です。塩酸(の溶質の塩化水素)はHClであり、H^+ Cl^-というのはそれが電離していると言うことを示しているにすぎません。そして電離したこのH^+とCl^-はもはや共有結合をしていません。すでに分子ではなく、塩化水素分子を表しているものではありません。
同様に硝酸もH^+とNO3^-に電離しますが、これは硝酸分子を表したものではありません。すべては＃１さんの示されたURL中にある構造式にあります。

回答No.5

psa29

#1さんの示された構造式で良いと思います。
その構造式で、電子の数に問題がないことを出来るだけ分かりやすく説明してみたいと思います。
硝酸はHNO3ですから、水素原子１個、窒素原子１個、酸素原子３子から成りますよね。
実際の合成方法とは異なりますが、水素と１個の酸素が結合してＨＯ・になったとき、水素の周りの電子配置に問題はないことはおわかりですよね。
窒素にこのHOが結合するとHONとなります。この時のＮには、不対電子が２つと１つの非共有電子対が残っています。
この不対電子に酸素原子が２つ結合するとＮの周りの電子は丁度満たされますが、２つの酸素原子とも片方の不対電子が余ってしまいます。
そこで、窒素の非共有電子対から電子１個を酸素原子の方に移動させます。
電子を受け取った酸素原子は、電子が一つ余分になるわけですから、マイナス電荷となり、オクテットを完成させます。
窒素原子はどうでしょう？
電子を一つ酸素原子に与えてしまったので、電荷が不足してプラス電荷になります。
この時に与えた電子は、非共有電子対の１つですから、非共有電子対は不対電子となってしまいます。
この不対電子と電子をもらわなかったもう一方の酸素に残っている不対電子とが、共有結合を形成すると考えれば、はじめに水素原子1個、窒素原子1個、酸素原子3個からスタートし、それ以外とは電子の授受を行っていないのですから、全ての原子についてオクテットが完成しています。
窒素から電子を与える酸素は、2つの内、どちらでもよいですよね。
量子力学的には、どちらの酸素に与えているのかは等価となるのです。
実際に今回示した順番で合成されているわけではありません。
このように順番に考えると理解しやすいと思うのです。
硝酸は、分子内にプラス電荷とマイナス電荷とを併せ持っています。
分子全体では、電荷の数が等しいのでイオンではありません。

補足

psa29さま
丁寧な説明有り難うございます。
>この不対電子に酸素原子が２つ結合するとＮの周りの電子は丁度満たされます
L殻のオクテットが完成することがわかりました。

>２つの酸素原子とも片方の不対電子が余ってしまいます。
窒素の非共有電子対から電子１個を酸素原子の方に移動させます。

「移動させる」結合は配位結合というのでしょうか。

>窒素原子電荷が不足してプラス電荷になります。非共有電子対は不対電子となってしまいます。この不対電子と電子をもらわなかったもう一方の酸素に残っている不対電子とが共有結合を形成すると考えれば

共有結合ですね。わかります。
一つの酸素と共有2重結合して、もうひとつの酸素と単結合してさらに電子をひとつ与えているイメージがわかりました。

回答No.4

owata-www

＞OHとの結合に1個、2重結合のOとの結合に2個、1重結合のOとの結合に1個　計4個なので、1個不足になりませんか。

よく見てもらえれば分かりますが、NではなくてN^+となっており、電子を1個失っています（つまり炭素と同じ最外殻電子数になった、多少語弊はありますが）　よって、電子の数は合ってます

補足

owata-wwwさま
N^+とO^-ということでしょうか。
例えば、塩酸はH^+Cl^-と記述しますね。
硝酸は、H^+NO3^-と描きますが、HNO2^+O^-とは描きません。
この２つの違いの意味がわかりません。
だんだん、ドツボにはまってゆきそうです。

回答No.3

Ichitsubo

より正しくは#1さんのURLに示されたものです。
形式的にＮ原子は１個電子を失った形のＮ^+、酸素のうち１つは１個電子をもらった形のＯ^-になっていることに注目してください。

#2さんの図においても、配位結合に使われている電子対をそれぞれ1こずつNとOに分けて考えてやると#1さんのものと全く同一になります。

実際には単結合N-Oと二重結合N=Oには全く差が無く、両者が絶えず入れ替わり、平均化したような状態です。

補足

Ichitsuboさま
>単結合N-Oと二重結合N=Oには全く差が無く、両者が絶えず入れ替わり、平均化したような状態
イメージはよくわかります。有り難うございます。
単結合ではなく、配位結合でしょうか。

回答No.2

noname#160321

^^,ではこれではどうでしょう。

補足

doc_sundayさま
N=OとN→Oは共有結合と配位結合で結合方法が異なるということでしょうか。ということなら、ローンペア数も４となり、よくわかります。

回答No.1

owata-www

こういうことです
http://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid

補足

早速有り難うございますございます。
このURLの図では、Nの5個の電子の数が合わない気がします。
OHとの結合に1個、2重結合のOとの結合に2個、1重結合のOとの結合に1個　計4個なので、1個不足になりませんか。
よろしくお願い致します。