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。
CN- (シアン化物イオン) ルイス構造には、炭素 (C) 原子と窒素 (N) 原子があり、それらの間に三重結合が含まれています。炭素 (C) 原子と窒素 (N) 原子には孤立電子対が 1 つあります。炭素 (C) 原子には形式電荷 -1 があります。
上の CN- (シアン化物イオン) のルイス構造の図を見て何も理解できなかった場合は、 CN- 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。
それでは、CN イオンのルイス構造を描く手順に進みましょう。
CN-ルイス構造を描画する手順
ステップ 1: CN イオンの価電子の総数を求める
CN- (シアン化物イオン) の価電子の総数を求めるには、まず単一の炭素原子と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炭素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
CN 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。
→ 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。 [2]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、
CN- イオンの総価電子= 1 つの炭素原子によって供与された価電子 + 1 つの窒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 + 5 + 1 = 10 。
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、与えられたイオンは CN イオンです。原子は 2 つだけなので、それらのいずれかを中心原子として選択できます。
炭素原子が中心原子であると仮定します。
(最も電気陰性度の低い原子を中心原子とみなす必要があります)。
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、CN 分子では、炭素 (C) 原子と窒素 (N) 原子の間に電子対を配置する必要があります。
これは、CN分子内で炭素(C)原子と窒素(N)原子が化学結合していることを示しています。
ステップ 4: 外部原子を安定化します。残りの価電子対を中心原子に配置します。
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 CN 分子の図では、炭素原子が中心原子であると仮定しました。したがって、窒素は外部原子です。
したがって、窒素原子を安定にしなければなりません。
下の画像では、窒素原子がオクテットを形成しているため安定していることがわかります。
さらに、ステップ 1 では、CN イオンに存在する価電子の総数を計算しました。
CN イオンには合計10 個の価電子があり、上の図ではそのうち8 個の価電子のみが使用されています。
したがって、残っている電子の数 = 10 – 8 = 2 となります。
CN 分子の上の図では、これら2 つの電子を炭素原子に配置する必要があります。
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。
この炭素 (C) 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、この炭素原子はここで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。
さて、この炭素原子を安定させるには、窒素原子の電子対を移動させる必要があります。
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、窒素原子から余分な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、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、上記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、CN 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、CN 分子に存在する炭素原子 (C) と窒素原子 (N) 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、CN 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 = 6
非結合電子 = 2
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 | ||
| VS | = | 4 | – | 6/2 | – | 2 | = | -1 |
| ない | = | 5 | – | 6/2 | – | 2 | = | 0 |
上記の形式的な電荷の計算から、炭素 (C) 原子の電荷は-1であり、窒素 (N) 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 CN 分子のそれぞれの原子に保持してみましょう。
CN 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 CN 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。これにより、以下の CN 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)。