化学・原子・イオン・結合/原理と探求
分子の形と極性の解説
極性結合を持つ分子が必ずしも極性分子であるわけではありません。水・アンモニア・二酸化炭素・メタンの立体形状を振り返り、結合双極子の方向を比較してみてください。結合 一つの極性と分子全体の極性をベクトルの和と対称性に区分する活動です。
どのような原理？
H₂O・NH₃は極性、CO₂・CH₄は無極性です。極性結合があっても対称であれば和が0になることがあります。
重要な関係
分子双極子=結合双極子のベクトル和
観察してみよう
- 分子をドラッグして回転します。左右・上下の回転スライダーでも操作できます。実行すると結合双極子と和を確認します。
- H₂OとCO₂をそれぞれ実行・記録して結合角と極性を比較します。
- NH₃とCH₄を記録し、対称性とベクトル相殺を比較します。回転は観察時のみ変更します。
結果を読み解く
H₂Oは極性で、CO₂は無極性なので？
分子極性は三次元結合双極子のベクトル和で判断します。視点を回しても分子自体の極性は同じです。
モデルの仮定と限界
H₂O 104.5°、CO₂180°、NH₃107°、CH₄約109.47°の固定異常構造です。同じ分子内の各結合双極子サイズを1相対単位で置いた。分子間のサイズ比較やDebye実測値ではありません。新しい安定構造・電子密度・振動は計算しません。矢印は負電荷側に向かいます。結合角は投影された画面角度ではなく、3次元角度です。