価電子殻電子対反発理論 (VSEPR 理論) を活用すると、ルイス構造式内の結合電子対と孤立電子対の数を調べることで、中心原子の周囲の分子構造を予測できます。 VSEPR モデルは、中心原子の価電子殻内の電子対が、電子対間の距離を最大化することで電子対間の反発を最小限に抑える配置を採用すると仮定しています。 中心原子の価殻内の電子は、主に結合原子間に位置する結合電子対、または孤立電子対のいずれかを形成します。
分子内の 2 つの電子密度領域は、反発を最小限に抑えるために、中心原子の反対側で直線的に配向されています。 同様に、3 つの電子グループは平面三角形に配置され、4 つの電子グループは四面体を形成し、5 つの電子グループは平面三角形をとり、6 つの電子グループは八面体に配向します。
原子中心部の周囲におけるの電子対の幾何学配置は、必ずしも分子構造と一致するとは限らない点にに注意することが重要です。 電子対の幾何学的配置は、分子内、結合内、および孤立電子対内に電子が位置するすべての領域を記述します。一方、分子構造は電子ではなく、分子内の原子の位置を表します。 したがって、電子対の幾何学形状は、中心原子の周囲に孤立電子対がない場合にのみ分子構造と同じになります。
孤立電子対は結合電子対よりも大きな空間を占めます。 これは、孤立電子対は 1 つの原子核のみに結合するのに対し、結合電子対は 2 つの原子核で共有されるためです。 したがって、孤立電子対-孤立電子対の反発は、孤立電子対および結合電子対間の反発、または結合電子対同士の反発よりも大きくなります。
VSEPR 理論によれば、末端原子の位置は、線形、三角平面、四面体、および八面体の電子対構造において同等です。 したがって、どの位置も単一の孤立電子対によって占有される可能性があります。 しかし、三方両錐形では、2 つの軸方向の位置は 3 つの赤道方向の位置とは異なります。 ここで、赤道位置は結合角が 120° であるため利用可能なスペースが多く、より大きな孤立電子対はこの位置を優先的に占有します。 同様に、2 つの孤立電子対と 4 つの結合電子対が中心原子の周りに八面体状に配置されている場合、2 つの孤立電子対は 180°離れており、正方形の平面分子構造になります。
このテキストは下記から翻案されますOpenstax, Chemistry 2e, Section 7.6 Molecular Structure and Polarity.
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