第8章共有結合の理論
Introductionはじめに
Learning Objectives学習目標
- Valence Bond Theory原子価結合理論
- Hybrid Atomic Orbitals混成原子軌道
- Multiple Bonds多重結合
- Molecular Orbital Theory分子軌道理論
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Figure 8.1図 8.1
Oxygen molecules orient randomly most of the time, as shown in the top magnified view. However, when we pour liquid oxygen through a magnet, the molecules line up with the magnetic field, and the attraction allows them to stay suspended between the poles of the magnet where the magnetic field is strongest. Other diatomic molecules (like N2) flow past the magnet. The detailed explanation of bonding described in this chapter allows us to understand this phenomenon. (credit: modification of work by Jefferson Lab)
英語のヒント
上の拡大図に示すように、酸素分子は通常、無秩序な方向を向いている。しかし、液体酸素を磁石の間に注ぐと、分子は磁場の向きに並び、引力によって、磁場が最も強い磁極間に浮いたまま留まることができる。ほかの二原子分子（N2など）は磁石のそばを流れ去る。この章で述べる結合の詳しい説明によって、この現象を理解できる。（出典：Jefferson Labの作品を改変）
We have examined the basic ideas of bonding, showing that atoms share electrons to form molecules with stable Lewis structures and that we can predict the shapes of those molecules by valence shell electron pair repulsion (VSEPR) theory. These ideas provide an important starting point for understanding chemical bonding. But these models sometimes fall short in their abilities to predict the behavior of real substances. How can we reconcile the geometries of s, p, and d atomic orbitals with molecular shapes that show angles like 120° and 109.5°? Furthermore, we know that electrons and magnetic behavior are related through electromagnetic fields. Both N2 and O2 have fairly similar Lewis structures that contain lone pairs of electrons.
英語のヒント
これまで、原子が電子を共有して安定なルイス構造をもつ分子を形成すること、また原子価殻電子対反発（VSEPR）理論によって分子の形を予測できることを示し、結合についての基本的な考え方を見てきた。これらの考え方は、化学結合を理解するための重要な出発点となる。しかし、これらのモデルでは、実際の物質の振る舞いを十分に予測できないこともある。s、p、d原子軌道の幾何学的な形と、120°や109.5°といった角度を示す分子の形とは、どのように整合させればよいだろうか。さらに、電子と磁気的な振る舞いが電磁場を通じて関係することもわかっている。N2とO2はどちらも、非共有電子対を含む、かなりよく似たルイス構造をもつ。
Yet oxygen demonstrates very different magnetic behavior than nitrogen. We can pour liquid nitrogen through a magnetic field with no visible interactions, while liquid oxygen (shown in Figure 8.1) is attracted to the magnet and floats in the magnetic field. We need to understand the additional concepts of valence bond theory, orbital hybridization, and molecular orbital theory to understand these observations.
英語のヒント
それでも酸素は、窒素とは大きく異なる磁気的な振る舞いを示す。液体窒素を磁場に通して注いでも、目に見える相互作用は生じない。一方、液体酸素（図8.1）は磁石に引き寄せられ、磁場の中に浮く。こうした観察結果を理解するには、原子価結合理論、軌道の混成、分子軌道理論という新たな概念を理解する必要がある。