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。
ルイス構造 CH3COO- (酢酸イオン) は中心に 2 つの炭素 (C) 原子を持ち、その周りを 3 つの水素 (H) 原子と 2 つの酸素 (O) 原子が取り囲んでいます。一方の酸素は炭素に単結合し、もう一方の酸素は炭素に二重結合します。単一の酸素原子には 3 つの非共有電子対があり、二重結合した酸素原子には 2 つの非共有電子対があります。
上の CH3COO-ルイス構造の図を見て何も理解できなかった場合は、CH3COO- イオン (酢酸イオン) のルイス構造の描画について段階的に詳しく説明します。
それでは、CH3COO-イオン（酢酸イオン）のルイス構造を描く手順に進みましょう。
CH3COO-ルイス構造を描画する手順
ステップ 1: CH3COO イオンの価電子の総数を求める
CH3COO-イオンの価電子の総数を求めるには、まず炭素原子、水素原子、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、水素、酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
CH3COO- イオンの総価電子
→ 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。
→ 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。 [2]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。 [3]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、
CH3COO- イオンの総価電子= 2 つの炭素原子によって供与された価電子 + 3 つの水素原子によって供与された価電子 + 2 つの酸素原子によって供与された価電子 + 1 つの負の電荷により 1 つの余分な電子が追加される = 4(2) + 1 (3) + 6(2) + 1 = 24 。
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、与えられたイオンは CH3COO- イオンであり、これには炭素 (C) 原子、水素 (H) 原子、酸素 (O) 原子が含まれています。
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、上の周期表の炭素原子 (C) と酸素原子 (O) の電気陰性度の値がわかります。
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、CH3COO 分子では、炭素 (C)、酸素 (O)、水素 (H) 原子の間に電子対を配置する必要があります。
これは、CH3COO 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。
ここの CH3COO 分子のスケッチでは、外側の原子が水素原子と酸素原子であることがわかります。
これらの水素原子と酸素原子はそれぞれ二重項と八重項を形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、CH3COO- イオンに存在する価電子の総数を計算しました。
CH3COO- イオンには合計24 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 (C) 原子の安定性を確認するには、それら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、ここでは炭素原子の 1 つがオクテットを形成していません。電子が6個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。
この電子対を移動させた後、炭素原子はさらに 2 個の電子を獲得し、その合計電子数は 8 個になります。
上の画像では、炭素原子には 8 つの電子があるため、オクテットを形成していることがわかります。
それでは、CH3COO 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
ここで、上記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、CH3COO 分子に存在する炭素 (C)、水素 (H)、酸素 (O) 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
下の画像では、CH3COO 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
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
単結合酸素 (O) 原子の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 2
非結合電子 = 6
二重結合した酸素 (O) 原子の場合:
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 |
| H | = | 1 | – | 2/2 | – | 0 | = | 0 |
| O（単結合） | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
| O (ダブルホップ) | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
上記の形式的な電荷計算から、単結合酸素 (O) 原子の電荷は-1であり、他の原子の電荷は0であることがわかります。
それでは、これらの電荷を CH3COO 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
CH3COO 分子のこの全体の-1電荷は、下の図に示されています。
上記の CH3COO-イオンのルイス ドット構造では、各結合電子対(:) を単結合 (|) として表すこともできます。そうすると、次の CH3COO イオン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)。