第4章 分子の成り立ち 練習問題
(1)フッ素(F2)、二酸化炭素(CO2)、アンモニア(NH4)の電子配置を記せ。
図略。
(2)Be2は安定に存在でないことが知られている。分子軌道への電子の配置を描き、その理由を検討せよ。
Beの価電子は2sに2個である。仮にBe2分子を形成する場合、電子は結合性軌道のσ軌道に2個、反結合性軌道のσ*軌道に2個となるため、互いの力が均衡して安定しない。
(3)酸素分子(O2)から電子を1個取り除いた酸素分子イオン(O2+)の結合は、酸素分子と比べて強いか弱いかを答えよ。
酸素分子イオン(O2+)の結合は、酸素分子(O2)に比べて強い。O2+の分子軌道はσp軌道に2個、π軌道に4個の電子を持つのに対し、O2の分子軌道はσp軌道に2個、π軌道に4個、π*軌道に2個の電子を持っており、電子2個分の反結合力が働いている分、結合が弱い。
(4)次の二原子分子では、それぞれどちらの原子が負の電荷を帯びているかを答えよ。
(a)LiH・・・水素化リチウムの電気陰性度はLiが1.0、Hが2.1だから、δ+LiHδ-
(b)LiF・・・フッ化リチウムの電気陰性度はLiが1.0、Fが4.0だから、δ+LiFδ-
(c)HF・・・フッ化水素の電気陰性度はHが2.1、Fが4.0だから、δ+HFδ-
(5)Li2とF2の結合はいずれも単結合であり、それぞれの結合エネルギーは、108kJ/molおよび154.6kJ/molである。F2の結合のほうが強い理由を考察せよ。
LiよりFの方が有効核電荷および電子親和力が大きいため。Liの有効核電荷は1.26、電子親和力は60kJ mol^-1で、Fの有効核電荷は2.26、電子親和力は328kJ mol^-1である。