10.3 : 分子構造の予測

電子対の配置決定のための VSEPR 理論

以下の手順では、 VSEPR 理論を使用して電子対の形状と分子構造を決定します。

1. 分子または多原子イオンのルイス構造を記述します。
2. 中心となる原子の周りにある電子群（孤立電子対や結合）の数を数えます。単結合、二重結合、三重結合を1つの電子密度の領域として数えます。
3. 電子グループの数に基づいて、電子対の形状を、線形、三角錐、四面体、三角両錐、八面体のいずれかに決定します（図 1 の第 1 列を参照）。
4. 孤立電子対の数を使って分子構造を決定します。孤立電子対と化学結合の配置が複数考えられる場合は、反発が最小になるものを選びます。孤立電子対は多重結合よりも多くの空間を占め、多重結合は単結合よりも多くの空間を占めることを忘れてはなりません。三角両錐の配列では、すべての孤立電子対が赤道方向に位置しているときに反発が最小になります。2つの孤立対を持つ八面体配列では、孤立対が中心原子の反対側にあるときに反発が最小になります。

孤立電子対が存在しない場合、分子構造は電子対の形状と同じになります。特定の数の電子対が存在する場合、1つ以上の孤立電子対の分子構造は、対応する電子対の形状の変更に基づいて決定されます。

VSEPR 理論を用いた分子構造の予測

次の例は、 VSEPR 理論を使用して分子構造を予測する方法を示しています。  

CO₂とBCl₃の電子対の形状と分子構造を決定する方法を見てみましょう。

CO₂のルイス構造を次のように記述します。

これを見ると、炭素原子の周りに2つの二重結合があることがわかります。二重結合はそれぞれ1つの電子グループとして数えられ、炭素原子には孤立電子対がありません。VSEPR理論を用いると、2つの電子基は中心原子の反対側に結合角180度で配置されていることが予測されます。電子対の配置と分子構造は同一であり、CO₂分子は直線状です。

TeCl₄分子の電子対配置と分子構造を予測するためには、まず、TeCl₄のルイス構造を書く必要があります。TeCl₄のルイス構造は、Te原子の周りに5つの電子グループ（1つの孤立電子対と4つの結合対）があることを示しています。

これらの5つの電子グループは、三角錐の電子対の形状をしていると考えられます。孤立電子対の反発を最小限に抑えるために、孤立電子対は赤道上の1つの位置を占めます。分子構造はシーソーのようなものです。

この文章は 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 7.6 ： Molecular Structure and Polarity から引用したものです。