この実験について
7種類の代表的な分子を3Dで回転させ、中心原子の周りの電子対が互いにできるだけ離れようとする様子を見てみましょう。非共有電子対は柔らかなローブとして描かれるため、電子領域がどちらも4つあるのに、水が折れ線形でアンモニアがピラミッド形になる理由を、メタンと比較して確認できます。
学習目標
- 中心原子の周りにある結合電子対と非共有電子対の数を数える
- 電子領域の数から分子の形を予測する
- CH₄、NH₃、H₂Oを比較し、非共有電子対が結合角を小さくする理由を説明する
- 直線形、三角平面形、正四面体形、三方両錐形、正八面体形の構造を見分ける
使い方
- 1パネルから分子を選びます。クラス全員が見られるよう、モデルがゆっくり回転します。
- 2ステージ上をドラッグして分子を回転させ、スクロールまたはピンチ操作でズームします。
- 3孤立電子対を表示し、CH₄、NH₃、H₂Oを順番に比べてみましょう。
- 4パネルのVSEPR表記と結合角を読み取り、それらを分子の形と結び付けましょう。
モデル
前提条件
- 結合角は標準的な実験値です。結合の長さと原子の大きさは縮尺どおりではありません。
- 二重結合は1つの電子領域として数えます。
- 孤立電子対のローブは方向を示すためだけに描かれており、実際の電子密度を表すものではありません。
授業で試してみましょう
- Q1CH₄、NH₃、H₂Oはどれも電子領域が4つあります。なぜ結合角は異なるのでしょうか？
- Q2CO₂とH₂Oはどちらも原子が3つなのに、なぜCO₂は直線形でH₂Oは折れ線形なのでしょうか？
- Q3PCl₅では、どの結合角が90°で、どの結合角が120°でしょうか？
- Q4参考資料を確認する前に、SiCl₄の形を予測してみましょう。
よくある質問
VSEPRは何の略ですか？
原子価殻電子対反発（Valence Shell Electron Pair Repulsion）です。中心原子の周りにある電子対は互いに反発し、できるだけ離れるように配置されます。
なぜ孤立電子対が結合角を狭めるのでしょうか？
非共有電子対は1つの原子核だけに引きつけられているため、中心原子に近いところに広がり、結合電子対を押し寄せます。
生徒はタブレットでこれを使えますか？
はい。指1本でドラッグすると回転し、ピンチすると拡大・縮小できます。