化学概論

学習目標

  • フリーラジカルによるオクテット則からの偏差を記述する

キーポイント

    • 原子番号20以下の原子から形成される化合物の大部分はオクテット則に従うが、そうでない化合物の多くの例がある。
    • 分子内に奇数の電子を持つことは、各原子の周りに8つの電子(または水素の場合は2つ)を必要とするため、オクテット則に従わないことを保証します。
    • 奇数の電子を持つ最も一般的に遭遇する安定な種は、一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO2)などの窒素酸化物であり、どちらもフリーラジカルであり、オクテット則に従わない。

用語

  • フリーラジカル一つ以上の不対電子を持つ任意の分子、イオン、または原子。 それらは、反応性および安定性が、一時的な(短命の)種として生じる反応性の高いものから準安定性のものまで様々である。
  • metastableOfまたは比較的長寿命であるが、摂動するとより低いエネルギー状態に崩壊する可能性がある物理的または化学的状態に関連する。
  • オクテット則原子は、八電子の完全な価電子殻を持つために電子を失う、得る、または共有する。 水素は、その原子価レベルで最大2つの電子を保持することができるため、例外です。

フリーラジカル

いくつかの元素、特に窒素は、オクテット則に従わない化合物を形成することができます。 そのような化合物の一つのクラスは、奇数の電子を有するものである。 オクテット則は各原子の周りに8つの電子を必要とするので、電子の数が奇数の分子はオクテット則に従わなければならない。 不対電子を持つ分子は”フリーラジカル”と呼ばれています。’典型的には非常に不安定であり、したがって非常に反応性が高いが、いくつかのフリーラジカルは、数日、数ヶ月、または数年の安定性を示す。 これらの後者の化合物は、十分な時間が与えられれば分解または反応することを意味する”準安定”であると言われているが、わずかな外乱にさらされたときには、数日から数年までかなりの時間安定である。

フリーラジカル分子の例

分子の

ルイス構造

は、一緒に結合しているすべての原子からの

原子価

電子

の総数を描写しなければならないことを思い出してください。

価電子の総数は5+6=11である。 したがって、窒素原子と酸素原子の間でどのように電子が共有されていても、窒素がオクテットを持つ方法はありません。 酸素原子がオクテットを満たすと仮定すると、それは7つの電子を持つでしょう。

酸化窒素酸化窒素(NO)は、安定なフリーラジカルの一例である。 それは窒素原子のオクテット規則に従わない。 原子の周りの各線は、電子のペアを表します。

一酸化窒素は、自動車エンジンや化石燃料発電所のようなエンジンで起こる燃焼反応の副産物です。 それはまた雷雨の間の電光の放電の間に自然に作り出されます。

二酸化窒素は化学式NO2の化合物である。 再び、二酸化窒素は、その原子の1つ、すなわち窒素のオクテット則に従わない。 価電子の総数は5+2(6)=17である。 それは不対電子を持っているので、窒素上の永続的なラジカル特性があります。 この分子内の2つの酸素原子はオクテット則に従う。

窒素のdioxideNitrogenの二酸化物はオクテット規則に従わないもう一つの安定した分子です。 窒素の周りの7つの電子に注意してください。 正式な電荷と分子の共鳴構造が示されています。

二酸化窒素は、硝酸の工業的合成における中間体であり、毎年数百万トンが生産されています。 この赤褐色の有毒ガスは、特徴的な鋭い鋭い臭いを有し、顕著な大気汚染物質である。

ソース

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無限の学習
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Wikipedia
CC BY-SA.

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