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。
HOCN ルイス構造は、中心に炭素 (C) 原子があり、その周りを窒素 (N) 原子と OH 基が取り囲んでいます。炭素 (C) 原子と窒素 (N) 原子の間には 1 つの三重結合があり、残りの原子には単結合があります。窒素原子上には 1 つの非共有電子対があり、酸素原子上には 2 つの非共有電子対があります。
上の HOCN ルイス構造の図を見て何も理解できなかった場合は、 HOCN分子のルイス構造の描画に関する詳細なステップバイステップの説明が表示されます。
それでは、HOCN のルイス構造を描く手順に進みましょう。
HOCN ルイス構造を描画する手順
ステップ 1: HOCN 分子内の価電子の総数を求める
HOCN分子内の価電子の総数を求めるには、まず水素原子、酸素原子、炭素原子、および窒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、周期表を使って窒素だけでなく、水素、酸素、炭素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
HOCN 分子内の総価電子
→ 水素原子によって与えられる価電子：
水素は周期表の第 1 族元素です。[1]したがって、水素に存在する価電子は1です。
上の図に示すように、水素原子には価電子が 1 つだけ存在してい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。
→ 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。 [3]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。
→ 窒素原子によって与えられる価電子：
窒素は、周期表の第 15 族の元素です。 [4]したがって、窒素中に存在する価電子は5です。
上の画像に示すように、窒素原子には 5 つの価電子が存在することがわかります。
それで、
HOCN 分子内の総価電子= 1 つの水素原子によって供与された価電子 + 1 つの酸素原子によって供与された価電子 + 1 つの炭素原子によって供与された価電子 + 1 つの原子によって供与された価電子 d 窒素 = 1 + 6 + 4 + 5 = 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。
(覚えておいてください:指定された分子内に水素が存在する場合は、常に水素を外側に配置してください。)
ここで、指定された分子は HOCN で、水素原子 (H)、酸素原子 (O)、炭素原子 (C) および窒素原子 (N) を 1 つずつ含んでいます。
したがって、ルールに従って水素を排除しなければなりません。
これで、上記の周期表の酸素原子 (O)、炭素原子 (C)、窒素原子 (N) の電気陰性度の値がわかります。
酸素 (O)、炭素 (C)、窒素 (N) の電気陰性度の値を比較すると、炭素原子の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、窒素 (N) 原子と酸素 (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
さて、HOCN 分子では、水素原子 (H)、酸素原子 (O)、炭素原子 (C)、および炭素原子の窒素 (N) の間に電子対を置く必要があります。
これは、HOCN 分子内でこれらの原子が互いに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。
HOCN 分子のスケッチでは、外側の原子が水素、酸素、窒素原子であることがわかります。
水素原子は二重項を形成し、酸素原子と窒素原子は八重項を形成します。したがって、それらは安定しています。
さらに、ステップ 1 では、HOCN 分子内に存在する価電子の総数を計算しました。
HOCN には合計16 個の価電子があり、上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、外側の窒素原子の電子対をシフトする必要があります。
(注:電気陰性度の低い原子の電子対を移動する必要があることに注意してください。
実際、電気陰性度が低い原子ほど電子を供与する傾向が大きくなります。
ここで窒素原子と酸素原子を比較すると、窒素原子の方が電気陰性度が低くなります。
したがって、窒素原子の電子対を移動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、窒素原子からのみ追加の電子対を移動させる必要があります。 (窒素は酸素よりも電気陰性度が低いためです。)
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、HOCN 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、HOCN 分子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、HOCN 分子内に存在する水素 (H)、酸素 (O)、炭素 (C)、および窒素 (N) の原子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
以下の画像で、HOCN 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。
水素原子 (H) の場合:
価電子 = 1 (水素はグループ 1 にあるため)
結合電子 = 2
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
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
窒素原子 (N) の場合:
価電子 = 5 (窒素は 15 族にあるため)
結合電子 = 6
非結合電子 = 2
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| H | = | 1 | – | 2/2 | – | 0 | = | 0 |
| おお | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
| VS | = | 4 | – | 8/2 | – | 0 | = | 0 |
| ない | = | 5 | – | 6/2 | – | 2 | = | 0 |
上記の形式電荷の計算から、水素原子 (H)、酸素原子 (O)、炭素原子 (C)、および炭素原子の窒素 (N) の形式電荷は「ゼロ」であることがわかります。
これは、HOCN の上記のルイス構造が安定であり、HOCN の上記の構造にさらなる変化がないことを示しています。
上記の HOCN 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、HOCN は次のようなルイス構造になります。
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)。