結合角について

 なんで分子の構造がこの原子とこの原子が何度でくっついているよレベルで分かるのか、ずっと謎だったので調べてみました。ここでは理論的な説明をしているけれど、実際に実験でも調べられるらしい(電磁波とか当ててるんだろうな)。

結合角
有機化合物の結合(炭素-炭素結合)には結合に関与している腕の数(正確には電子の数)によって3つのパターンがあり、それぞれに結合する角度が決まっている。
その理由は、炭素-炭素結合は一部の電子を共有することによってくっついているが、共有に使われなかった残りの電子同士が互いに反発し、その結果、共有部分以外はできるだけ相手と遠ざかろうとするためである(のけぞりながら握手している某二カ国のイメージ)。

①単結合
炭素が結合に使える4つの腕の内1つを使う(炭化水素ではアルカンがこれに当たる)。
残り3つの腕が原子核を中心にのけぞるため、ふたつの正四面体が一つの頂点でくっついているような立体的なかたちになる。このため結合角は約109.5度。

②二重結合
結合に使える4つの腕の内2つを使う(炭化水素ではアルケン)。
残り2つがやはりのけぞるため、ふたつの三角形が一点でくっついているような平面的なかたちになる。このため結合角は120度。

③三重結合
結合に使える4つの腕の内3つを使う(炭化水素ではアルキン)。
残り1つが互いにのけぞるため、棒状になる。
このため結合角は180度。
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