大学Chapter 8約11分
分子軌道法
原子軌道を足したり引いたりして分子軌道ができる。O₂が磁石に引き寄せられるのもこれで説明できる。
#分子軌道#LCAO#結合次数#反結合性#常磁性
つまり「原子軌道を足すと分子軌道になる」
原子軌道どうしが重なり合って分子軌道を形成する（LCAO近似）。
足し算 → 結合性軌道（エネルギーが低い、安定）
引き算 → 反結合性軌道（エネルギーが高い、不安定）
結合次数
Nb = 結合性軌道の電子数 Nab = 反結合性軌道の電子数
| 分子 | 結合次数 | 対応 |
|---|---|---|
| H₂ | 1 | 単結合 |
| O₂ | 2 | 二重結合 |
| N₂ | 3 | 三重結合 |
O₂が常磁性なのはなぜか
O₂を分子軌道に電子を詰めると、縮退した π*軌道に電子が1個ずつ入る（フントの規則）。
不対電子が2個 → 磁石に引き寄せられる（常磁性）
液体酸素が磁石に引き付けられる実験で確認できる。
混成軌道
| 混成 | 形状 | 例 |
|---|---|---|
| sp³ | 正四面体 | CH₄、H₂O |
| sp² | 平面三角形 | C₂H₄、ベンゼン |
| sp | 直線形 | C₂H₂、CO₂ |
💡豆知識
O₂ が常磁性（磁石に引き寄せられる）ことは実験で確認できる。液体酸素（青色）を強力な磁石の近くに置くと引き寄せられて「引っ付く」。これを予測したのが分子軌道法で、昔の「O₂は二重結合を持つ」という単純な描き方では説明できなかった現象だ。
⚠よく間違えるところ
結合次数が0の場合、分子が安定に存在しない。He₂ の結合次数を計算すると (2-2)/2 = 0 なので、He₂ という分子は実際には存在しない（2原子分子の He₂ は非常に不安定）。一方で He₂⁺（He₂ のイオン）は結合次数 0.5 で、瞬間的には存在できる。
✓重要ポイント
まとめ
- 結合次数 = (Nb - Nab)/2
- O₂は常磁性（π*に不対電子）
- sp³→四面体、sp²→平面、sp→直線
- 結合次数が大きいほど結合が強く短い
まとめ
- 結合性軌道（低エネルギー）+ 反結合性軌道（高エネルギー）
- 結合次数 = (Nb - Nab)/2
- O₂は常磁性（π*に不対電子）
- sp³→四面体、sp²→平面、sp→直線
// quiz
確認問題
Q1.H₂の結合次数はいくらか？
Q2.O₂が常磁性を示す理由はどれか？
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