SP混成軌道について教えてください。

質問

Ｃ(炭素)、Ｎ(窒素)、Ｏ(酸素) 、ＳＰ３混成軌道を作ったとき、不対電子は何個あるんですか？ 理由も教えてください。化学全然やってなかったのでわかりません(>_<)すみませんが、できるだけ早くお願いします。

回答No.3

NiPdPt

#2です。
前の回答が曖昧だったので補足します。
たとえば、講義で「不対電子は何個あるか」という旨の問題を出されたのであれば、あきらかに、不対電子があることを想定しています。すなわち、原子が基底状態から結合を作るために励起状態になり、それがsp3混成軌道をつくることを想定しています。
したがって、sp3というのは分子を形成する前の状態ですので、共有電子対は存在せず、不対電子と孤立電子対（非共有電子対）がそんざいします。たとえば炭素が水素と結合してメタンになる前の状態を考えれば、水素がもってくる不対電子と結合を作る直前の仮想的な状態ということになり、結合相手となるHと同じ数（すなわち４個）の不対電子をもつことになります。
窒素であれば不対電子は３個で孤立電子対は１組になります。
こういった理由が理解できなければ基礎から勉強すべきです。答だけを知っても次につながりませんからね。

回答No.2

NiPdPt

あなたルイス構造式（あるいは電子式）はかけますか？
また、それらの原子の電子配置はかけますか？
共有結合の意味はわかっていますか？
こういったことがどこまでわかるかによって説明の仕方が違うと思いますし、どれもわからないということであれば高校の教科書などで基礎から勉強することをお勧めします。

また、混成軌道とおっしゃいますが、結合を作っている状態と作っていない状態では話が違います。たとえば、Nの場合NH3を想定するのか、はたまた単独のN原子を想定するかによって話は違います。単独のN原子に仮想的なsp3混成軌道を考えるのであれば不対電子は３個あることになります。こういう考えであれば炭素や酸素に関しても、「通常の」結合数（価標）が不対電子数と一致します。しかし、分子を考えるのであれば話は違います。

まあ、わからないから質問しておられるのでしょうが、回答する側からすれば相手のレベルがわからなければ回答しにくいですし、どう考えても理解してもらうのが無理なレベルであれば回答意欲がわきませんね。「化学全然やってなかったのでわかりません」といわれるとどこから説明すれば良いのかわかりませんし、１から説明するのは無理です。

回答No.1

noname#160321

>不対電子は何個ある
不対電子は「ありません」。酸素分子の場合だけ二つの不対電子が出来ますが、ＳＰ3とは無関係です。
はじめから結合に関与できる電子数が炭素で４、窒素で５、酸素で６あり、ＳＰ3では炭素は四つの結合を窒素では３つ、酸素で２つの結合を作ります。
出来るのは「非共有電子対(lone pair)」で、炭素は無し、窒素は電子五に結合三ですから一ペア余るので非共有電子対が１つ、酸素は六つの電子に結合二つなので二対の非共有電子対が出来ます。

非共有電子対はＳＰ3に入っていると考えても良いし、他の混成になっていると考えても良いのですが、ＳＰ3に入っていると考えた方が「簡単」なので一応そのように覚えていて下さい。
実際の分子の結合間角度から解釈するとＳＰ3でない混成に入っている部分があると考えた方が「もっともらしい」のですが、ここではその理由には触れません。