物質の構成と化学結合の問題
次の 6 種類の分子を 1 分子ずつ考える。これら 6 分子に含まれる非共有電子対の数の合計はいくつか。整数で答えよ。
, , , , ,
ただし、各原子の価電子の数は が , が , が , が , が とし、各分子の中で水素原子以外の原子はオクテット（最外殻に 8 個の電子をもつ状態）を満たしているものとする。
この問題で使うもの
- 電子式と共有電子対・非共有電子対（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（4 技能）
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ヒント
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ヒント 1
それぞれの分子の電子式を書き、結合に使われていない電子対を数えよう。
ヒント 2
各原子について「価電子の数 − 結合に使う電子の数」を 2 で割ると、その原子の非共有電子対の数になる。N₂ は三重結合、CO₂ は二重結合 2 つをもつ。
ヒント 3
N₂ は各 N に 1 組ずつで 2 組、CO₂ は各 O に 2 組ずつで 4 組、H₂O は O に 2 組ある。残りの NH₃, HCl, CH₄ も同様に数えよう。
答えと解説
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解説を読む
各分子の電子式を考え、非共有電子対の数を数える。分子中の原子は、共有電子対を共有することで水素原子は 2 個、それ以外の原子は 8 個の電子を最外殻にもつ（オクテット）。
各原子の価電子のうち、共有結合に使う不対電子の数は が , が , が , が , が である。結合に使わなかった価電子は 2 個ずつ組になり、非共有電子対となる。
- ： の三重結合。各 は価電子 個のうち 個を結合に使い、残り 個が非共有電子対 組になる。 組。
- ：。各 は価電子 個のうち 個を結合に使い、残り 個が非共有電子対 組。 は 4 個すべてを結合に使うので 組。合計 組。
- ： は 個を との結合に使い、残り 個で 組。合計 組。
- ： は 個を との結合に使い、残り 個で 組。合計 組。
- ： は 個を結合に使い、残り 個で 組。合計 組。
- ： は 個すべてを結合に使うので 組。
したがって合計は
別解
各分子の非共有電子対の数: (N≡N、各 N に 1 組)は 2。(O=C=O、各 O に 2 組、C には 0)は 4。(O に 2 組)は 2。(N に 1 組)は 1。(Cl に 3 組)は 3。(C は 4 組すべて共有)は 0。合計は 。検算: 価電子数から数えると、 は価電子 10 個で共有電子対 3 組が 6 個なので残り 4 個=2 組、 は価電子 16 個で共有電子対 4 組が 8 個なので残り 8 個=4 組、 は 8-4=4 個=2 組、 は 8-6=2 個=1 組、 は 8-2=6 個=3 組、 は 8-8=0 で、同じ結果になる。