結晶場理論について

質問

過塩素酸、HClO4のルイス構造式（中心原子の周りの結合が全て配位共有結合ではなく共有結合となる；「形式電荷」が０になる）を満たすために、Cl原子はO原子との間の結合にどんな軌道をどのように利用しているか、原子価結合論にそって混成軌道の考え方を使って記述しなさい

まったくわからないです。。。
よければおしえてもらえませんか？

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

これは結晶場理論についての質問ではないですね。

ＨＣｌＯ４の化学結合、分子構造についての質問です。
高校化学の範囲ではオクテットで考えます。
Ｈ－Ｏ－Ｃｌ
であれば
　　・・　・・
Ｈ：Ｏ：Ｃｌ：
　　・・　・・
です。これにＯを３つくっつけると　Ｈ－Ｏ－ＣｌＯ３になります。
Ｃｌにある３つの孤立電子対にＯを配位結合でくっつけると出来ます。その場合、元々Ｃｌに所属していた電子を共用に回すのですからＣｌに所属する電子の数が減った事になります。３個分減って３＋というのが形式電荷です。その分Ｏの方は－になります。
　　　　　Ｏ^(-)
　　　　　｜
Ｈ－Ｏ－Ｃｌ^(3+)－Ｏ^(-)Ｏ３
　　　　　｜
　　　　　Ｏ^(-)
と考える事になります。

でも、「配位結合ではない共有結合」であり、「形式電荷が現れない」と書かれているのですから上で考えたような構造ではありません。
これ以上の事は化学のカテで化学結合に詳しい方に質問する方がいいだろうと思います。

※シュライバーの「無機化学」を見るとルイス構造の作り方として
・まず、電子を対にして互いに結合している１組の原子の間に１対ずつ振り分ける
・次に、各原子が８電子を持つように残りの電子対を加える
とあります。
化学辞典（東京化学同人）では
・電子は全て局在化していると考え、２つの原子を連結する共有結合か原子上の孤立電子を形成するとして表す
となっています。
こういう定義だとすると上に書いた構造はルイス構造になっています。
配位結合であるかないか、形式電荷があるかどうかは問題にしていません。ルイス構造の中には形式電荷のあるものもないものもないものもあります。

ＳＦ６やＰＣｌ５はオクテットを満たすことが出来ませんのでルイス構造式を書くことができません。こういう化合物の構造がどのようになるのかは超原子価化合物という考えで扱われているようです。
ＳＦ６の場合、「Ｓのｄ軌道まで考えるとオクテットという枠を外れても構わない」という説明があります。分子軌道を作って考えればＳのｓ軌道とｐ軌道、ＦのＰ軌道だけで１２個の電子の入る場所を作ることが出来る、ｄ軌道は必ずしも必要でないという説明もあります。

ＳＯ４^(2-)やＣｌＯ４^(-)も超原子価化合物であると書かれています。でもルイス構造を書くことができます。ただルイス構造がかけたからといってそれが安定形であるとはいえませんので、「実際は・・」という意味だろうと思います。

※結晶場理論というのは「結晶（＝固体）」での話です。集合状態です。分子1つの話ではありません。結晶構造によって決まる場が成分イオンのエネルギー状態にどのような影響を与えるかを考えるものです。