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 N3- (アジドイオン) には 3 つの窒素 (N) 原子があります。各窒素 (N) 原子の間には 2 つの二重結合があります。外側の 2 つの窒素原子には 2 つの非共有電子対があります。外部窒素原子 (N) の 1 つには形式電荷 -1 があります。
上のルイス構造 N3- (アジド イオン) の画像から何も理解できなかった場合は、 N3- イオン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ので、そのままお付き合いください。
それでは、N3 イオンのルイス構造を描く手順に進みましょう。
N3 ルイス構造を描く手順
ステップ 1: N3 イオンの価電子の総数を求める
N3 イオン (アジドイオン) の価電子の総数を求めるには、まず 1 つの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の価電子を簡単に求める方法を説明します。
N3 イオンの総価電子
→ 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。 [1]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、
N3 イオンの総価電子= 3 つの窒素原子によって供与された価電子 + 1 つの負電荷により 1 つの余分な電子が追加 = 5(3) + 1 = 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 N3 です。 3 つの原子はすべて同一であるため、任意の原子を中心原子として選択できます。
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、N3 分子では、3 つの窒素 (N) 原子の間に電子対を配置する必要があります。
これは、N3 分子内で 3 つの窒素 (N) 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 N3 分子のスケッチでは、外側の原子が窒素原子のみであることがわかります。
これらの外部窒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、N3- イオンに存在する価電子の総数を計算しました。
N3- イオンには合計16 個の価電子があり、これらすべての価電子が上の図で使用されています。
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、中心の窒素 (N) 原子が安定であるかどうかを確認する必要があります。
中心の窒素 (N) 原子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、ここでは中心の窒素原子はオクテットを形成しません。窒素は電子が 4 つしかなく、不安定です。
ここで、この窒素原子を安定させるには、中心の窒素原子が 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。
しかし、一対の電子を移動させた後でも、中心の窒素原子は電子を 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、他の窒素原子から追加の電子対を移動させる必要があります。
この電子対を移動させた後、中心の窒素原子はさらに 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、中心の窒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、この窒素原子は安定です。
それでは、N3 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、N3 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、N3 分子に存在するすべての窒素 (N) 原子の形式電荷を見つける必要があります。
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
以下の画像では、N3 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。
中心の窒素原子 (N) の場合:
価電子 = 5 (窒素は 15 族にあるため)
結合電子 = 8
非結合電子 = 0
外部窒素 (N) 原子の場合:
価電子 = 5 (窒素は 15 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 | ||
| N（中央） | = | 5 | – | 8/2 | – | 0 | = | +1 |
| N（外装） | = | 5 | – | 4/2 | – | 4 | = | -1 |
上記の形式的な電荷計算から、中心の窒素 (N) 原子の電荷は-1であり、外側の窒素原子の電荷は-1であることがわかります。
それでは、これらの電荷を N3 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
上の図の+1と-1 の電荷はキャンセルされ、 -1 の電荷のみが上図に残り、N3 分子には正式な-1 の電荷が生じます。
N3 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 N3 イオンのルイス 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。そうすることで、次の N3 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)。