上の画像はもう見たはずですよね？
上の画像について簡単に説明します。
CO2 のルイス構造は、中心に炭素 (C) 原子があり、その周りを 2 つの酸素 (O) 原子が取り囲んでいます。炭素原子 (C) と各酸素原子 (O) の間には 2 つの二重結合があります。 2 つの酸素 (O) 原子上には 2 つの非共有電子対があります。
CO2 (二酸化炭素) のルイス構造の上記の画像を見て何も理解できなかった場合は、 CO2のルイス構造の描画方法について段階的に詳しく説明します。
それでは、CO2 のルイス構造を描く手順に進みましょう。
CO2 のルイス構造を描く手順
ステップ 1: CO2 分子内の価電子の総数を見つける
CO2 (二酸化炭素) 分子内の価電子の総数を求めるには、まず炭素原子と酸素原子に存在する価電子を知る必要があります。
(価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。)
ここでは、周期表を使って炭素と酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
CO2 分子内の総価電子
→ 炭素原子によって与えられる価電子:
炭素は周期表の第 14 族の元素です。 [1]したがって、炭素に存在する価電子は4です。
上の画像に示すように、炭素原子には 4 つの価電子が存在することがわかります。
→ 酸素原子によって与えられる価電子:
酸素は、周期表の第 16 族の元素です。 [2]したがって、酸素に存在する価電子は6です。
上の画像に示すように、酸素原子には 6 つの価電子が存在することがわかります。
それで、
CO2 分子内の総価電子= 1 個の炭素原子によって供与された価電子 + 2 個の酸素原子によって供与された価電子 = 4 + 6(2) = 16 。
ステップ 2: 中心原子を選択する
中心原子を選択するには、最も電気陰性度の低い原子が中心に残ることを覚えておく必要があります。
ここで、与えられた分子は CO2 (二酸化炭素) であり、これには炭素 (C) 原子と酸素 (O) 原子が含まれています。
上記の周期表の炭素原子（C）と酸素原子（O）の電気陰性度の値を確認できます。
炭素 (C) と酸素 (O) の電気陰性度の値を比較すると、炭素原子の方が電気陰性度が低くなります。
ここで、炭素 (C) 原子が中心原子であり、酸素 (O) 原子が外側の原子です。
ステップ 3: 各原子の間に電子対を配置して各原子を接続する
ここで、CO2 分子では、炭素原子 (C) と酸素原子 (O) の間に電子対を置く必要があります。
これは、CO2分子内で炭素（C）と酸素（O）が化学結合していることを示しています。
ステップ 4: 外部原子を安定化する
このステップでは、外部原子の安定性をチェックする必要があります。
ここの CO2 分子の図では、外側の原子が酸素原子であることがわかります。
これらの外部酸素原子はオクテットを形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、CO2 分子に存在する価電子の総数を計算しました。
CO2 分子には合計16 個の価電子があり、上の CO2 の図ではこれらすべての価電子が使用されています。
したがって、中心原子上に保持すべき電子の対はもう存在しません。
それでは、次のステップに進みましょう。
ステップ 5: 中心原子のオクテットを確認します。オクテットがない場合は、非共有電子対を移動して二重結合または三重結合を形成します。
このステップでは、中心の炭素原子 (C) が安定であるかどうかを確認する必要があります。
中心の炭素原子 (C) の安定性を確認するには、それがオクテットを形成しているかどうかを確認する必要があります。
残念ながら、ここでは炭素原子はオクテットを形成しません。炭素には電子が4つしかなく、不安定です。
ここで、この炭素原子を安定させるには、炭素原子が 8 個の電子 (つまり 1 オクテット) を持つことができるように、外側の酸素原子の電子対をシフトする必要があります。
しかし、一対の電子を移動させた後でも、炭素原子は電子を 6 個しか持たないため、依然としてオクテットを形成しません。
繰り返しますが、他の酸素原子から追加の電子対を移動させる必要があります。
この一対の電子を移動させた後、中心の炭素原子はさらに 2 個の電子を受け取り、その合計電子数は 8 個になります。
上の画像では、炭素原子がオクテットを形成していることがわかります。
したがって、炭素原子は安定です。
それでは、CO2 のルイス構造が安定であるかどうかを確認する最後のステップに進みましょう。
ステップ 6: ルイス構造の安定性を確認する
これで、CO2 のルイス構造の安定性を確認する必要がある最後のステップに到達しました。
ルイス構造の安定性は、形式電荷概念を使用して検証できます。
つまり、CO2 分子に存在する炭素原子 (C) と酸素原子 (O) の形式電荷を見つけなければなりません。
正式な税金を計算するには、次の式を使用する必要があります。
形式電荷 = 価電子 – (結合電子)/2 – 非結合電子
下の画像では、CO2 分子の各原子の結合電子と非結合電子の数を確認できます。
炭素原子 (C) の場合:
価電子 = 4 (炭素は 14 族にあるため)
結合電子 = 8
非結合電子 = 0
酸素原子 (O) の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 4
非結合電子 = 4
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| VS | = | 4 | – | 8/2 | – | 0 | = | 0 |
| おお | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
上記の形式電荷の計算から、炭素 (C) 原子と酸素 (O) 原子の形式電荷が「ゼロ」であることがわかります。
これは、CO2 の上記のルイス構造が安定であり、CO2 の上記のルイス構造がそれ以上変化しないことを示しています。
上記の CO2 のルイス ドット構造では、結合電子の各ペア (:) を単結合 (|) として表すこともできます。そうすると、次の CO2 のルイス構造が得られます。
上記の手順をすべて完全に理解していただければ幸いです。
さらに練習して理解を深めたい場合は、以下にリストされている他のルイス構造を試してみてください。
理解を深めるために、次のルイス構造を試してください (または少なくとも見てください)。