原子軌道・混成軌道について
原子軌道、混成軌道がまったく理解できません・・・
ｓやらｐやら、エネルギーがなんたら、それが混ざってどうとか。
分かりやすい参考書、解説が欲しいです
お前はいつまで参考書に頼るつもりなんだ？
周期表を覚えていますか ？？？
大学受験まででも、第４周期まで暗記しているのは常識で
必要な族は5－6周期まで見なくてもいえるのでは？
記憶できるなら、全部ね。
そうすれば、教科書（有機化学）を読めばわかるよ。
いえ周期表関係は割と覚えてますし、大学受験の範囲はほぼ完璧なはずです・・・
混成軌道の範囲が理解できないorz
ｓｐ3軌道がどうなってるのか、とかが・・・
軌道と周期の関係は ？
アルカン、アルケン、アルキンと混成軌道の成り立ちは？
高校の範囲なんだけど。
それうちの公立高校では学習してないです・・・
ということは高校の参考書で解説しているものがある、ということですかね？
どこのエリート進学校だよ。んなわけねーだろ。
講義で分からないところがあったんなら講義終わってすぐか
時間あるときに別の教授にでもいいから聞きに池。
なんだかんだそれが一番手っ取り早いから。
志が皆無すぎます。
高校で全知識を習得しなければなりません。
やるきあるんですか？？
物理化学の教員に聞いた方が良い。
>>10
なるほど。でも自分、人と直接話すのは・・・
コミュ障？なんですよ・・・
頑張ってみます。
>>9
「高校で全知識を学習しなければならない」
意味が分かりません。
周期表を覚えているのなら、意味を理解していないことですね。
化学を志しているのなら、周期表にキスを。
さらに、AKBや女性の写真では無く、周期表を愛すべきですね ！？
通常の学生なら、そこまでしなくても 大抵理解していますから。
遅くなる前に、理解しすぎるまで努力してください。
高校の教科書はどうか知らないが、参考書に書いてあるけど。
残念ながら貴方には理解力が無いようです。
決してこの知識を理解することはできません。
諦めなさい。
明日からは空き缶拾いに徹せよな
自分で手当たり次第読んで見つけろ。
だいたいネットで充分なのに何やってるんだ？
コミュ障も治れば一石百鳥くらい得
いやならググれ
オービタルまではやらない
正直MOをやれば混成軌道はいらない気もするが、入口として有効ではあるか
電子論まで理解すべきだね。
じゃないと、混成、共有や極性結合の違いや 酸の強弱や
反応性の類推なんて理解するのに問題か。
これらは 大学受験の問題の範囲のような ！？
その辺は全部粗い近似だし、いきなりそこだけ学ばせるのは逆効果かも
実際、有機の人の中には混成軌道が“実在”すると思ってる人もいるし
その先生は、あるクラスはボーアだけやって、うちのクラスはオービタルだけやって、大学生になったときにどうなるか
違いを観察していたらしいｗ モルモットです
お可哀想に
計算式を解くには、統計や微分方程式を含めなけりゃ 理解するのは
無理ですよね。
標準偏差値を知らない高校生（医学部受験生）に統計的量子的解釈を
どう解説するのか ？？？
それこそ偉そうに語っている>>20自身が、「混成軌道が実在すると思っている人」
じゃないという保証もないｗ
そもそもボーアモデルは適当に理論立てたら
限定的だけど当てはまっちゃったというレベルだから
量子論なんて必要ない
混成軌道の概念を教えて覚えさせる程度でいいんじゃねえの
量子力学なんて学べるほど物理を学んでないだろ高校生は
ボーアモデルなんて、世間の高校生が学んでいるレベルです。
>>25さんは高校の教科書見たことないの？ それとも知識をひけらかしたいだけ？
我々のクラスは電子の粒子性と波動性をデフォルメされたような話から入り、、、
学部の１年生がやるような内容です。高３では波動方程式の導出をしていました。
卒業後に聞いてみたら、先生のご専門が量子だったみたいでね。
それって、光電効果でしょ。
波動方程式を理解するには 偏微分と線形（多次元行列）まで必要だけど
先生はそのところをどう教えたのか ？？
高校生の学習範囲外で、興味あるな。
この分野の問題は 物理化学と言うよりも 数学の進捗度で左右されるから
大学の先生も時々 悩ましい状態になるように見える。
大学の教育だから、すでに生徒は理解していると何事も無く
授業は進んで 試験する所がほとんど。
頑張ってね。学ぶという事は わからない事をわかるようにする事。
つまり、わからないから教わるのではなくて、自分でわかるように
自分を変える事。大学を卒業するまでにその言葉を理解する。
わからないと、永遠にわからないで終わる事になるのも事実だから。
わからない事を わかるようにする意味は社会人になればわかる。
理系の人間は それそのもの だからね。
ボーアモデルと呼んでるところを見ると量子条件も込みで
教えたんだと思うけど、量子条件は高校の範囲を超えてる
そもそも「ボーアモデル」という言葉も出ないのが通常かと
しかもそれだけ苦労しても所詮ボーアモデルだし
シュレーディンガー方程式のほうは、さらに無理
>>29も言ってるけど、偏微分の意味も教えず、形だけ示しても無意味
よほど教え方のうまい先生ならともかく、どちらのクラスも理解できずに終わったんじゃないの？
最初から説明しようとすると裏にある理論が膨大すぎる
高校生がシュレディンガーまで理解できるならクラス全員が化学オリンピックに出れるわw
混成軌道も分子軌道の一種なんじゃない？
>>38
受験に要らないからね
ニッケルのシアン錯体は正方平面錯体でアミン錯体は正八面体錯体になるんですか？
誰か教えろください。
ttp://www.chem-station.com/yukitopics/complex.htm
学部生ならこの程度の理解でおｋ
ヤーン・テラー歪み
福山哲郎氏は、本書において当時の官邸の動きについての克明な記録を残している。これは、後々まで参照されることになる一級の資料となるで
あろう。政治家は過去ばかりでなく、未来にも責任を持つ。それでは、震災後の官邸は、未曽有の原発危機にどのように対応したのか。われわれ
国民が想定していた以上に、官邸は原発事故の深刻さに緊迫していた。最悪の事態へと発展すれば、東京にまで被害が及んでいただろう。３月11
日の深夜、「燃料被覆管破損」と「燃料溶融」、いわゆるメルトダウンに至る深刻な危機が発生した。張り詰めた空気の中、現場は直ちにベント
をして、爆発を避けるために圧力を逃がす決断をした。しかし、東電本店はそれを許可しない。菅首相は直接現地に赴き、吉田昌郎所長に指示を
出す形で、ベント実施へと動かしたかった。菅首相の現地視察が、仇となった。それだけではない。海水注入により冷却化を目指していた所長の
指示に対して、本店は官邸に配慮してなかなかその決断ができない。本書によって、官邸にいた東電元副社長の武黒一郎フェローが、その中断を
求めていたことが明らかとなる。現場が重要な決断を行いながら、本店が幾度となく壁となる。菅首相は、困難な状況で決死の対処を続ける現場
に厳しく指示を出し、責任を持って事故に対処するよう告げた。それはまさしく、政治主導であった。しかし同時に、現場は繰り返し「政治主導
の混乱」に苦しむ。官邸の外にいると、その実態がよく分からない。分からないまま、東電・保安院に対する批判が続いた。本書はそれに対する
有効な証拠となる。後の歴史は、いくつかの重要な決断を行った東電や当時の野党に対して、より正しい評価を与えるかもしれない。
誰が理解しろと言った
憶えるんだ
http://www.hoshusokuhou.com/archives/29932855.html
呼ばざる客だから扱いはまぁあれだな。がんばれ。
そこを卒業したらすぐに軍隊へ送られる。女性も軍登用あるからね。
そしてみっちりと嫌味たっぷりな教練を受けてから実践配属される。
兵役終えたら韓国の税金が重く肩に食い込んでくるだろう。
変にいままで顔が知れていると最底辺から這い上がるのはまず無理だろう。
韓国政府の生活保護って甘くないぜ。死にたければRとはっきりいわれる。
自殺率の高さがそれを証明しているよ。
ちゃんと答えろ！
> 混成軌道って概念的なもので実際ないみたいな
そもそも化学の教科書に絵入りで必ず載っている電子雲そのものが全くのフィクションだからな
それでも電子雲のイメージだけひとり歩きしてるよねｗ
> 鉄●会レベルですら、オービタルは教わりこそするものの雑談扱いだったぞ。
だってあそこは化学専門家集団じゃないもん
受験のお作法で少し囓っただけの人を講師に仕立て上げただけでしょ。
テキストも「いかにして解ける問題と解けない問題を見抜くか」
っていうテクニックの話が多いし。
同意
軌道なんてただの表現行列の固有ベクトル。
混成軌道は縮退したs、p軌道を任意の割合で
足し合わせることができることを利用して
作り上げた便利な概念に過ぎない。
混成軌道は軌道の対称性から本来生じえない化合物において、対称性を適合させる為に作った軌道。つまりは実在しない。
電子雲が嘘とか言ってる奴は何なんだ？軌道関数を3次元空間に描くと、球やローブの形になる。その範囲内に電子が存在するから、電子雲と呼ばれているんだよ。嘘ではない。要はイメージの問題。
最近自然結合軌道というLewis構造を導くための分子軌道法を知って感動したよ
だめだよ
https://youtu.be/WAD6AzTXlwg
まわれまわれ
その家の42歳の息子がむずかりだした。
母親がその子を椅子の上に立たせてパンツを降ろし
牛乳の空きパックを男性器にあてがうと小便をした。
しかも、あろうことか空きパックに入ったものを
キッチンの流しに捨てたのです。
その慣れた様子からも日常的にしているのでしょう。
いくつかの分子の例を挙げます。
CH4 正４面体形 （∠HCH = 109.47° C-H = 0.10870 nm）
NH3 ３回対称形 （∠HNH = 107.8° N-H = 0.1017 nm）
OH2 く の字形・への字形 （∠HOH = 104.45° O-H = 0.09584 nm）
FH 直線形 （F-H = 0.0917 nm）
これらの分子構造は、分光測定（振動回転準位）などから得られたものです。
これを説明するため、昔むかしポーリングは
2s軌道と（2p)^3 軌道が混成して、等エネルギーの「sp^3 混成AO」4個が生じ
そのうち何個かが水素AO(1s)と共有結合する、
という考えを出しました（VB理論*)。
孤立電子対は共有電子よりエネルギーが高いことを考慮して、
VB理論では、電子準位のエネルギーは下のようになるでしょう。
CH4 4重
NH3 1+3
OH2 2+2
FH 3+1
（←高エネルギー、 低エネルギー→）
* L．ポーリング "The nature of the chemical bond"（1939)
XPS実測（**）
CH4 3重+1重
NH3 1+2+1
OH2 1+1+1+1
FH 2+1+1
Ne 3+1
ここでVB理論は破綻します。
Ｃの2p電子は2s電子より 7.53 ｅＶ も高いので、仲良くするのは無理でしょう。
Nでも 11eV 、 Oでも 19eV、Fに至っては 29eV もかけ離れているので、尚更です。
けっきょく混成していたのは水素AOの方でした。MO理論が必要なのは明らかでしょう。
** Stefan Huefner："Photoelectron Spectroscopy～Principles and Applications～”，3rd ed．Springer-Verlag（2010/Dec)
680p．16545円 p.156～158 Fig.5.8 ～ 5.9
http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~tishii/Lab/hybrid/ch4/ch4.html
CH4 は正４面体形なので、C-2p軌道（3重項）の向きは適当でよい。
しかし、NH3、OH2、FH では、摂動H’の主軸の方向に向けねばならない。（対角化）
NH3 では３回軸を、
OH2 では∠HOHの２等分線を、
FH では分子軸をｚ軸とする。
（前掲書 Fig.5-9 の中の図を参照）
軌道エネルギーの高い方から、
MO(2p-：）＞ MO(2p-H）＞ MO(2s)
：は孤立電子対
したがって、MO理論では
CH4 3重+1重
NH3 1+2+1
OH2 1+1+1+1
FH 2+1+1
となり、実測と一致します。
http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~tishii/Lab/hybrid/ch4/ch4.html
C-2s と C-2p のエネルギー差について
クールソン：「化学結合論」第2版 関・千原・鈴木（訳)、岩波書店（1963)
の §8･4 p.191 には
「…、ψ(2s）と ψ(2p）とがほぼ等しいエネルギーをもつ炭素の場合の方が…」
とあります。
Eyring、Walter、Kimball: "Quantum Chemistry", John Wiley & Sons (1944)
の Chapter 12b．p.221 には
" …，the 5Ｓ term lies about 3-4 e.v. above the ground state."
とあります。
C(5Ｓ）：（2s)(2p)^3
C(3Ｐ）：（2s)^2(2p)^2：ground state
かなり過小評価のようです。
一方、イオン化ポテンシャルの測定値は、
C E(2p）- E(2s）= 19.5 - 11.26030 = 8.24 e.v.
CH4 E(2p）- E(2s）= 14.56 - 7.03 = 7.53 e.v.
VB法の弊害は、無機化学などの周辺分野にも及んでいました。
ダグラス&マクダニエル「無機化学」東京化学同人（1969）
p.63-64、p.417-420
しかし一方、早くから正しい説明をしていた優れた本もあります。
ハイトラー「初等量子力学」共立全書514（1959）
§11･3
1980年ごろ、小生はこの本をもって教授（クールソンの訳者の１人）に質問しに行きましたが、
「忙しい忙しい」と門前払いを食いました。
メタンでは、Cのsp^3混成AOとHのAOとが結合するのではなく、
C-2sやC-2pがHの混成AOと結合するのだった。
とすると、メタンから1～2電子取り去ると、結合次数が非整数にならないか？
そうです。
「電子欠損化合物」とか「３中心２電子結合」と呼ばれています。
ダグラス・マクダニエル「無機化学」東京化学同人（1969）８章
・ジボランや高次ボラン等で見られる
B-B-B
B-H-B
の 3中心MOによる共有結合
・ある脂環式化合物の加溶媒分解では C6H9+ 中間体が推測される。
イス型シクロヘキサンの1,3,5-のHが１個ずつ脱離し、3つの孤立電子対が重なった軌道による共有結合である。（問題8-5）
￣￣￣
ベンゼンなどの芳香環化合物に見られる非整数の結合次数については
VB法では「共鳴構造」を仮定して凌いでいます。
しかし３中心結合は、VB法ではもはや説明困難です。
http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~tishii/Lab/hybrid/ch4/ch4.html
http://gonewskabu.lixipuio.online/news/20180911000020222422
-----------------------
IP1(eV) IP2(eV)
-----------------------
C 11.266 24.383
N 14.53 29.602
O 13.618 35.118
F 17.423 34.98
Ne 21.565 40.964
-----------------------
・国立天文台(編)「理科年表」丸善、物18「原子およびイオンの電子構造」 >>74
(IP2 は電子間反発が少ないので大きめに)
---------------------------
軌道E 2p(eV) 2s(eV)
---------------------------
CH4 -14.3(3重) -23
NH3 -11 -17(2重) -27
OH2 -13 -14.5 -18.5 -32
FH -16(2重) -21 -40
Ne -21.6 -48.5
----------------------------
XPSスペクトル >>495 >>641
(水素と共有結合したことで低めに) >>73
・結合解離エネルギー (25℃)
H－CH4 4.50 eV
H－CH3 4.78 eV
H－CH2 4.425 eV
H－CH 3.51 eV
CH3－CH3 3.81 eV
CH3－C2H5 3.70 eV
C2H5－C2H5 3.585 eV
C(－CH3)4 3.565 eV
CH3－CH2OH 3.63 eV
炭素の A.O.(2s,2p)は、他のCやHと結合することでエネルギーが低下する。
C-H結合の方がC-C結合より大きく低下する。
軌道エネルギー
1級C < 2級C < 3級C < 4級C
カルボカチオンの正電荷は
1級C → 2級C → 3級C
に移る。
「共鳴構造」
ポーリングは、芳香環など１つのルイス構造では表わせない分子を、いくつかのルイス構造の”平均”で表わそうと考えました。
（1928)
1950年代に旧ソ連の化学者らによって批判されましたが、「非局在化」と名を変えて生き残りました。
小泉：「量子化学教科書の課題」
工学教育, vol.60, no.4, pp.20-25 (2012)
3.4 混成軌道の扱い方
Haywardの本*) に書かれた次の記述が良く混成軌道の立場を表わしている：
”混成軌道は取り扱っている原子のシュレーディンガー方程式の真の解でなく、厳密な量子論の産物とは言えない。
しかし、それらは多原子分子の形を直感的に決めるため、きわめて有効に用いられることが多い。”
「あくまでも原子価結合法の立場から、結合の原子価を説明するために導入したものであることやHaywardの書いているようなことを十分説明してから、教えるべきであると思う。」
-----------------------------------------------------------------
* David O. Hayward：「入門 量子化学」化学同人(京都) (2005/Apr) 立花明知 訳 161p．2592円
Department of Chemistry, Imperial College of ・・・・, South Kensington, London
小原・武石・平山：「C-C結合はなぜC-H結合よりも弱いのか」
北教大 紀要 自然科学編, Vol.６７, No.1, p.5-12 (2016/Aug)
http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/8050
・H－C 結合解離エネルギー
H－CH2･ 4.78 eV メチル（ﾗｼﾞｶﾙ）
H－Ph 4.77 eV ベンゼン
H－CHCH2 4.715 eV エチレン
H－Me 4.50 eV メタン
H－Et 4.27 eV エタン
H－CMe3 4.01 eV iso-ブタン
1 eV = 96485 J/mol
>>83 Hが1個多いような･･･
球棒モデル（ball & stick model）のstick と MO が１：１に対応しないだけ。。。
エネルギー準位（2p)
1級C < 2級C < 3級C < 4級C
カルボアニオンの負電荷が
3級C → 2級C → 1級C
に移れば完璧なんだけど････ （ヘテロ原子を含まない場合）
ただし二重結合をもつ平面状の分子では、π軌道間の相互作用（軌道εの分裂）は σ軌道より小さく
結合軌道のεが高い。そのため、電子が抜けやすい。
π電子群は非局在化しているが、存在確率の高い所に正電荷が来る。
↑
ε
===σ*
---π*
---π
===σ
ヘテロ原子や二重結合があると >>83 >>88 は使えないかも。
・C－C 結合解離エネルギー
Me－Me 3.815 eV エタン
H2C＝CH2 6.105 eV エチレン
HC≡CH 8.405 eV アセチレン
より
σ結合 3.815 eV
π結合 2.30 eV ････ σ結合の約60%の強さ
⊿ε 0.76 eV
(追加)
C－C 3.70 eV ダイヤモンド
Me－Ph 4.32 eV トルエン
Ph－Ph 4.85 eV ビフェニル
（π結合もありそう）
・イオン化エネルギーIP
C 11.266 eV
N 14.534 eV
O 13.618 eV
アンモニア 10.18 eV NH3
水 12.61 eV H2O
・イオン化エネルギーIP
メタン 13.3 eV CH4
エタン 11.65 eV H3C-CH3
プロパン 11.07 eV H3C-CH2-CH3
n-ブタン 10.63 eV H3C-CH2-CH2-CH3
n-ヘキサン 10.18 eV H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
エチレン 10.62 eV H2C=CH2
プロペン 9.73 eV H2C=CH-CH3
1-ブテン 9.58 eV H2C=CH-CH2-CH3
1-ヘキセン 9.46 eV H2C=CH-CH2-CH2-CH2-CH3
1-オクテン 9.52 eV H2C=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
イソプレン 8.85 eV H2C=CMe-CH-CH2
アレン 9.83 eV H2C=C=CH2
プロピン 10.36 eV HC≡C-CH3
1-ブチン 10.10 eV HC≡C-CH2-CH3
ベンゼン 9.24 eV Ph-H
トルエン 8.82 eV Ph-Me
クメン 8.75 eV Ph-CHMe2
o-キシレン 8.56 eV PhMe2
m-キシレン 8.56 eV PhMe2
p-キシレン 8.45 eV PhMe2
スチレン 8.40 eV Ph-CH=CH2
http://www.tstcl.jp/ja/randd/technote/ipea.php
[BH4]- B－H 0.1219 nm (dimer中のB-H 0.1241)
[B(OH)4]- B－O 0.1475 nm
CH4 C－H 0.10870 nm
CMe4 C－Me 0.1537 nm
[NH4]+ N－H 0.1017 nm
[H2SiO4]-- Si－O 0.162 nm
[HPO4]-- P－O 0.152 nm (P-OH 0.157, P=O 0.152)
[SO4]-- S－O 0.149 nm (S-OH 0.1574, S=O 0.1422)
[ClO4]- Cl－O 0.144 nm (Cl-OH 0.1635, Cl=O 0.1408)
そのうち、ポーリング (L.Pauling) による共鳴理論を学ぶに及んで、
構造式の意味はますます分からなくなった。
この理論（原子価結合法）によれば、ベンゼン分子の波動関数を組み立てるときは
図2の二つのケクレ構造をはじめとして、図3のジュワー (J.Dewar) の構造式など、
古典構造式をそのまま使っているところが、いかにも不自然なような気がしたが、････
その後、構造式の問題はながらく私の脳裡を離れていた。
それがあるとき再燃するような事態が起こった。
それは 1951年にソ連で行なわれた共鳴理論に対する批判であった。
その原文の翻訳とそれについての諸家の論評が『化学の領域』誌に掲載された。(5)
ソ連内で争点となったのは、ポーリングの共鳴理論は観念論的な科学理論ではないかということであった。
立花太郎：「化学を創ってゆく道すじ」化学同人(京都) (1983/Sep) p.56 より
(5)
D.N.Kursanov：「化學構造論の現状」, 化学の領域（南江堂), ６(8), p.451-461 (1952)
V.M.Tatevskii：「化學に於けるマッハ主義的理論とその鼓吹者達」, ibid, ６(8), p.462-463 (1952)
広田鋼蔵：「ソ連の共鳴理論批判をこう考える」, ibid，７(1), p.6-29 (1953)
A.E.Stubbs：「分子構造に関するソ連の宣言」, ibid, ７(8), p.502-506 (1953)
化学の領域か、懐かしいですね、化学や現代化学よりも程度が高くて良い雑誌だったが
それ故にか、ずっと以前に廃刊になってしまいましたね
ヤーン�テラー効果未だによくわからんわ
これで分子の対象性が歪む→電子が遷移するときの禁制が少し崩れるためd-d遷移が起こる→うっすら色のある錯体が存在するってのはわかるけど、なんで対象性が崩れるのかは群論やらんとやっぱり駄目か
Wikipedia のヤーン・テラー効果の説明は短い割に要を得ていると思うよ
> なんで対象性が崩れるのかは群論やらんとやっぱり駄目か
対称性が崩れる理由は対称性を崩すと複数の軌道が縮退していたが縮退が解けて
エネルギー的に得をする（トータルのエネルギーが低くなる）からで
その定性的な説明は上のが簡潔だが分かり易いと思うよ
もちろん、ちゃんとやろうとすれば群論とかも必要になるだろうが、直感的な＝錯体の分子構造という形の対称性さえ
わかれば定性的な説明は理解できる（少なくとも軌道の縮退が解けることは納得できる）
まさか返答があるとは思わなかった……
結晶場理論の縮体したd軌道が分裂してエネルギーの下がった軌道に入ってる電子分、分裂する前と比べて安定化するのと似たような話ですかね？
エネルギー的に安定化するために歪むのであれば、縮体から分裂した後の軌道全てが電子で埋められてる場合や、分裂した軌道を占有する電子の総エネルギーを計算すると分裂する前と変わらない場合は、ヤーンテラー効果は起こらないって話でいいんですかね？
ポイントは縮退している軌道の全てに電子が目一杯（つまり１つの軌道に２つずつ）入っているとは限らないということ
逆に言えば縮退している軌道いずれにも電子が目一杯入っていれば
縮退が解けて分裂してもトータルではエネルギー的に得をしないのでJ-T効果は起こらない
取り敢えずWikipedia 日本語版のヤーン・テラー効果の説明を読んでみたら
見てきました
有機分子にも見られるみたいですけど、アヌレンの一部の炭素間結合の距離や角度が他の部位と比べて長くなったり大きくなったりするみたいですが、MOの方向性考えなきゃいけない分扱いがめんどくさそうですね……
メタンもイオンになったりすると縮体してる1t2軌道が分裂して四本のうちどこかが延びたりするんでしょうね
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