物質の構成と化学結合(知識)の問題
次の文中の空欄 ・ に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エから 1 つ選べ。
水分子 に水素イオン が結合すると、オキソニウムイオン ができる。このとき、水分子の酸素原子がもつ を水素イオンと共有することで、新しい結合ができる。このように、一方の原子から提供された電子対を共有してできる共有結合を配位結合という。できたオキソニウムイオンの 3 つの 結合は、。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 不対電子 | 配位結合でできた 1 つだけが、ほかの 2 つと性質が異なる |
| イ | 非共有電子対 | 配位結合でできた 1 つだけが、ほかの 2 つと性質が異なる |
| ウ | 不対電子 | どれも同等であり、互いに区別できない |
| エ | 非共有電子対 | どれも同等であり、互いに区別できない |
この問題で使うもの
- 共有結合と配位結合(説明と入口の問題)
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
配位結合ができるしくみ(どの電子対が使われるか)と、できた配位結合がほかの共有結合とどう違うかの知識を使います。
ヒント 2
配位結合では、一方の原子だけが結合に使う電子対を提供します。水分子の酸素原子には、結合に使われていない電子対が 2 組あります。
ヒント 3
a は、酸素原子に結合に使われていない電子がどんな形で残っているかを考えれば 2 つの行に絞れます。b は、配位結合とふつうの共有結合が、できたあとに区別できるかどうかを考えましょう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
空欄 a: 水分子の酸素原子は、価電子 6 個のうち 2 個を 2 つの 結合の共有電子対に使い、残りの 4 個を 2 組の非共有電子対としてもっている。電子をもたない水素イオン は、この非共有電子対の 1 組を受け取って酸素原子と共有し、結合する。このように一方の原子の非共有電子対を提供してできる共有結合が配位結合である。水分子の酸素原子には不対電子は残っていない(不対電子は 2 つの 結合をつくるのにすでに使われている)ので、a は「不対電子」ではない。
空欄 b: 配位結合は、できるときの電子の出どころが違うだけで、できたあとの結合は通常の共有結合と同じである。そのため、オキソニウムイオンの 3 つの 結合はどれも同等で、互いに区別できない(アンモニウムイオン の 4 つの 結合が区別できないのと同じである)。
以上より、a: 非共有電子対、b: どれも同等であり、互いに区別できない、の組み合わせのエが正解。
- ア: a・b とも誤り。
- イ: a は正しいが、b が誤り(配位結合でできた結合もほかの共有結合と区別できない)。
- ウ: b は正しいが、a が誤り(配位結合に使われるのは非共有電子対)。
別解
a: 水分子の酸素原子がもつ非共有電子対(孤立電子対)を水素イオンに提供して共有することで配位結合ができる。不対電子を共有するのは通常の共有結合であり、水素イオンは電子をもたないので a は「非共有電子対」。
b: 配位結合は、できてしまえば通常の共有結合と区別できない。オキソニウムイオンの 3 つの O-H 結合は、結合の長さ・強さともにどれも同等であり、互いに区別できない。
よって a は非共有電子対、b はどれも同等であり互いに区別できない、の組み合わせであるエ。
各選択肢: ア(a が誤り、b が誤り)、イ(a は正しいが b が誤り)、ウ(a が誤り、b は正しい)、エ(a, b とも正しい)。