分子軌道を用いて、等核二原子分子の電子配置について考えてみる。もちろん、結合の本数なら原子価結合理論でも考えられる。しかし、分子軌道を使えば、分子の性質をより深く考察することができる。たとえば、酸素分子o2は常磁性を示すことが知られる。 2.1 σ結合（シグマ結合）は共有結合を形成し、結合エネルギーは高い; 2.2 単結合のσ結合は回転することが可能：エタンの例; 3 π結合（パイ結合）は結合軸に対してゆるく結合する 軌道にもあり，また周期律表で下にいくほど，4軌道性 も混ざってくるので，mgですらグリニャール試楽のよ うに錯結合性をおび，これは特異的配位アニオン重合を 行なうことが知られている。 b，aiは＋3価として電子不足型のハロゲン化物をつ 結合性軌道と反結合性軌道は打ち消しあうので、2p x 軌道によるσ結合、2p y, 2p z 軌道によるπ結合が残ります。 しかし、π*2p y 軌道に1つ電子が入っており、2p y 軌道のπ結合の半分が打ち消されるため、全体としてπ結合が1.5個形成されます。 まず、左側のホウ素の電子が1つ埋まったsp3混成軌道と水素の1s軌道、右側のホウ素の空のsp3混成軌道の3つで分子軌道を考えます。図の赤色の部分の結合です。 この3つの軌道から結合性軌道、非結合性軌道、反結合性軌道の3つの分子軌道が作られます。 軌道と反結合性軌道の間に入り、非結合性軌道（n電子軌道）と呼ばれる。特定の原子軌道が 圧倒的に寄与してひとつの分子軌道を形成する状況を、その分子軌道はその原子に局在してい ると表現する。n 電子の軌道はまさにそうなりやすい。 結合性σ軌道 （n個） 非結合性軌道 （9－n個） 反結合性σ軌道 （n個） これらがすべて 占有されると 18電子 10 σ供与電子対軌道 （n個） 金属－配位子結合 形成に関わる遷移 金属原 子価軌道 合計9個 配位子Fþσ供与 電子が入る 遷移金属最外殻 d電子が入る sp 3,sp 2,sp混成軌道の見分け方とヒュッケル則 手の数で見分ける混成軌道 混成軌道にはそれぞれsp 3 混成軌道、sp 2 混成軌道、sp混成軌道が存在する。 これらを見分けるのは簡単であり、「何本の手があるか」というのを考えれば良い。下にそれぞれの混成軌道を示す。 芳香族性. 芳香族性分子の基本的な定義は「(4n+2)個のπ電子が 環状 かつ 平面 でつながっている」と定義されている。 二重結合一つにつき2個のπ電子を持つので、ベンゼンは6個のπ電子を持っている。 水素原子は，1s 軌道に 1個の電子を持つ。 水素分子（ H 2 ）では，結合性分子軌道（σ1s ）と反結合性分子軌道（σ * 1s）に分かれ，結合に関与する 2個の電子は，エネルギー順位の低い結合性分子軌道を埋めることができ，分子として安定する。 め、（1）で表される分子軌道φ +は、結合性軌道と よばれる。注：（1）式や次に出てくる（3）式で は、規格化することを省略したが、結合性軌道や反 結合性軌道の重要な特徴は、規格化していなくて もよく表されている。規格化のやりかたや規格化 よくある質問（＊） 「sp3 混成軌道を使えばメタンの結合を説明できることはわかった。 でも、なぜ sp3 混成軌道を作るのかがわからん。 どういうときに sp3 混成軌道を作るの？ 【本当はどうなっているのか】 [タイトルに（＊）をつけたスライドは発展内容なので、今は飛ばしても構いません] 化学結合理論において、反結合性軌道（はんけつごうせいきどう、英: antibonding orbital ）は、電子によって占有された場合に2つの原子間の結合を弱め、分かれた原子の状態よりも分子のエネルギーを上昇させる分子軌道の一種である。 このような軌道は核間の結合領域に1つ以上の節を持つ。 ここで生まれた結合性軌道は配位原子の軌道としての性質が強く，反結合軌道は中心イオンの軌道的性質が強い． これに対し，dε軌道は配位原子の供与した非結合軌道とは直接向き合わないので，分子軌道形成には参加せず，錯体の非結合軌道となる． メタンの結合性軌道は一重縮退の2a 1 軌道と三重縮退の1t 2 軌道に分裂し，同様に反結合性軌道も一重縮退の3a 1 軌道と三重縮退の2t 2 軌道に分裂しています。 つまり，混成軌道の時のように，「四つの等価な分子軌道が存在する」のではなく，「一重と三重とに分裂する」となります。 結合性軌道、反結合性軌道の話は構造化学でやったので理解しやすいです。 質問/コメント集 ～その他～ ・落とすと留年する履修にしたので落とさないで下さい。 ・構造化学は50可でしたが頑張ります。 反結合性軌道は結合を作らないのですか?例えばエチレンの2重結合がPxとPxの軌道からπ結合を作っていたとします。位相が同じならπ結合をつくり、位相が違えばπ結合を作らないのでエチレンの物質自体できないという意味なんでしょうか？結 軌道の重なり π結合 σ結合 福田豊・海崎純男・北川進・伊藤翼編 『詳説無機化学』1996 δ結合 ， 講談社サイエンティフィク，p.42． 化学結合理論において、反結合性軌道（はんけつごうせいきどう、英: antibonding orbital ）は、電子によって占有された場合に2つの原子間の結合を弱め、分かれた原子の状態よりも分子のエネルギーを上昇させる分子軌道の一種である。 このような軌道は核間の結合領域に1つ以上の節を持つ。 元の原子軌道のエネルギーからの「安定化」を比較すると、π結合の方が小さいことも わかる。このことから、「π結合の方がσ結合よりも弱い」と言える。 C 2p z 結合性軌道 反結合性軌道 σ（シグマ）結合 π（パイ）結合 図 8.1 同軸上にある，2つの p 軌道からできる，結合性軌道と反結合性軌道．結合性軌道と反結合性軌道は，同じ軸上に存在するが，エネルギー的には，低エネルギー準位と，高エネルギー準位に分かれる．また，二つの軌道の形をわかりやすくするため，上下に書いてある． 結合性軌道 反結合性軌道 分子軌道法 1s 1s σσσσ σσσσ* ＝He 2が存在しない理由＝ Text p.64 BO = (2 –2) / 2 = 0 安定化と不安定化の両方が相殺する 結合性軌道と反結合性軌道を学べば、なぜヘリウムが分子ではなく原子で存在するのか理解できるようになります。 水素原子が1つの電子をもつのに対して、ヘリウムは2つの電子をもちます。仮にヘリウム（He）が分子を形成し、He 2 となればどうでしょうか。 結合次数とは、結合性(n)と反結合性(n*)軌道にある 電子数から結合の強さを評価したもの BO=(n-n*)/2 1σ g O 1s O 1s 2 1σ u 左は酸素の分子軌道 n = 10, n* = 6なので BO = (10－6)/2 = 2 で2重結合とも対応する *異核では評価が難しくなる BO大で 結合エンタルピー増大 なる分子軌道は、反結合性であるという。 ※ 「電子が1つ入った軌道」と「電子が1つ入った軌道」の相互作用により、結合性の軌道に電子が 2つ入り、反結合性の軌道が空のままとなると、トータルとしてエネルギーの得を生じるから、共 有結合ができる。 結合性軌道の安定化を、反結合性軌道の不安定化が打ち消し合ってしまう。 これでは分子を形成するメリットがない。 そのため、たとえ結合しても、すぐに原子状態に解離してしまう。 最後に：あくまで分子軌道は通常条件での考え方 もくじ. 非結合性軌道（分子になってもエネルギーが同じ軌道）×3 結合性軌道×1（1s+2p z），反結合性軌道×1（1s-2p z） 結合次数＝1（単結合），電子はかなりFに分布（Hδ+-Fδ-） Fの2p zに近い軌道 Hの1sに近い軌道 性軌道（分子のhomoに相当）と反結合性軌道（分子の lumoに相当）の相互作用を考えることになる。 結合性軌道（π，σ）および非結合性軌道（n） ＊2の中で 最もエネルギーの高い軌道と反結合性軌道… 1 高校化学の二重結合のイメージを忘れるべき; 2 SP3混成軌道はs軌道・p軌道で4つの手が存在する. 結合性軌道・反結合性軌道とは 分子が結合を形成するとき、結合性軌道と反結合性軌道の2種類の軌道が作られる。 結合性軌道とは、その名の通り分子同士を結合させるために働く軌道であり、反結合性軌道とは分子同士の結合を開裂させるように働く軌道である。 得られた結合性軌道は分子平面の上下に2つローブ形の電子密度を有する。この軌道は分子軸の周りに対称的ではなく、ゆえにπ軌道である。反結合性π軌道（非対称的）は、核から離れる方を向いた4つの …
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