有機

NH₃（アンモニア）

アンモニア：なぜ「正四面体」ではないのか？

アンモニアの中心にある窒素（N）の周りには、合計4つの電子密度が高い領域があります。

  • 3つの共有電子対（Hとの結合）
  • 1つの非共有電子対（孤立電子対）

予測される形と実際の形

電子対が4方向へ均等に広がろうとするため、電子対の配置自体は正四面体型を目指します。しかし、私たちは「電子そのもの」を見ることはできません。原子の位置だけを繋いで見ると、その形は三角錐形になります。

ここがポイント！「結合角のひずみ」

理想的な正四面体の角度は109.5°ですが、アンモニアの実測値は106.7°と少し小さくなっています。

理由： 非共有電子対は、結合している電子対よりも「わがまま（反発力が強い）」です。隣の結合をぐいっと押しつぶすため、角度が狭まってしまうのです。

CH₃⁺（メチルカチオン）

一方で、メチルカチオン（炭素カチオン）の場合はどうでしょうか。

  • 3つの共有電子対（Hとの結合）
  • 非共有電子対はゼロ

中心の炭素（C）の周りには3つの領域しかありません。3つのものが最も離れられる配置は、一つの平面上で$120^{\circ}$ずつ離れる形です。

  • 形状： 平面三角形
  • 結合角： 120°

CH₂Cl₂（ジクロロメタン）

形状： 正四面体

結合角： 109.5°

CH₃OH（メタノール）

  • 形状： 正四面体
  • 結合角： 109.5°

HCO₂⁻（ギ酸イオン）

  • 形状： 平面三角形
  • 結合角： 120°

HCN（シアン化水素）

  • 形状： 直線
  • 結合角： 180°