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【2023/06/04】化学:電子式・構造式を自分なりに理解する

いやぁ、早いもんで2023年も6月に入りました。もう半年終わりますね。
そんなこと言ってる場合じゃない!化学をやらなくちゃ。 電子式・構造式で、これは二重結合かな?え、三重結合なの!?
なんて、なっていたのですが、90%間違えない、ちょっとした"裏技"を発見したので、共有したいと思います。

その前に、問題です。解説で、例の"裏技"を利用していきます。


以下の、電子式・構造式を答えよ。必要に応じて、右の周期表を利用して良い。
(1) 二酸化炭素 CO2
(2) ヨウ素 I2
(3) フッ化水素 HF
(4) 水 H2O
(5) シアン化水素 HCN
(6) 窒素 N2
12131415161718
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCa......BrKr
RbSr......IXe
CsBa......AtRn
FrRa......TsOg

(1)の解答・解説
解答
電子式:
. . . .
O
C
O
構造式:
O
C
O
まず、C(炭素原子)を見ていく。上記周期表でいうと、左から4番目にCがある。なので、周りに4つの・(電子)を打ってあげる。
打ったら、不対電子(·)のものを、ー(価標)に置き換える。電子対(‥や:)のものは、何もつけない。
この時、最初の4つは、それぞれ上下左右にプロットしていく。(いきなり同棲はムリ。最初は近所で様子見るでしょ?)
. |
· C · C
˙ |
同様に、O(酸素原子)もやる。周期表の左から6番目にOがある。なので、周りの6つの・を打つ。
. . .
· O · · O : O
˙ ˙ |
点1~4 点5~6
これで、CとOのパーツが作れた。Cx1, Ox2 で、これを並べる。
|
C -  O O
| | |
あとは、とりあえず一本ずつ、それぞれの腕を別の腕に繋げる。
この時、自分自身の腕同士を繋げてはいけない。(デートするのに自分の右手・左手を一緒に繋がないよね)
とりあえず、繋ぎ合わせる腕の候補を決める。
|
C O O
| | |
これに関して、オレンジと紫の腕同士をそれぞれ繋ぎ、形を整えると、
|
O C O
| | |
このようになった。しかし、まだ接続されていない腕が残っている。繋ぎ合わせよう。
ここで、少しコツがいる。オプション1から見てほしい。
オプション1
もし、Oともう一つのOの残りの腕どうし(赤で示す)を繋げると...
|
O C O
| | |

繋げると...
|
O C
| |
O
形は変だが、こうなるね。
で、まだ腕残っている。これをくっつけようー!と言って、繋げようとする。
しかし、気づいただろうか。残りの腕を繋ごうとすると、自分自身の腕同士を繋げないといけなくなる!
これはまずい。なので、O同士を繋げる前の状態に一回戻ろう(オプション2へ)。
オプション2
オプション1で失敗したので、今度はCの両腕をそれぞれ、別々のOと繋ぎ合わせる。
つまり、(緑と茶どうし)
|
O C O
| | |

繋げると...
O
C
O

これによって、すべての腕がつながり、かつ、自分自身の腕同士を繋いでいないものができた!

オプション2によって、以下が求められた。
O
C
O
これが、構造式である。

あとは、電子式。これに関しては、構造式がわかっているので楽勝楽勝。
O
C
O
この構造式の、-や|(価標)を電子対の表し方(‥や:)に直す。なので、この場合、
O
C
O
である。
しかし、まだ完成ではない!!それぞれの原子の周りにある、電子の数が8になるかを確認(水素Hは2つ)する。

1)一番左の酸素原子Oの周りの電子の数(該当部分電子を赤で示す)
O
C
O
なんと、4つしかない。なので、別のところ(上下左のどこか)に、残りの電子4つ分付け足す。
この時、不対電子がないようにする。つまり、
. .
O
C
O
とすれば良い。
2)真ん中の炭素原子Cの周りの電子の数(該当部分電子を赤で示す)
. .
O
C
O
見事に、8つあるので、そのまま。
3)一番右の酸素原子Oの周りの電子の数(該当部分電子を赤で示す)
. .
O
C
O
先ほどの1)と同様、4つしかない。なので、別のところ(上下右のどこか)に、残りの電子4つ分付け足す。
ここでも、不対電子がないようにする。つまり、
. . . .
O
C
O
とすれば良い。

上記1)〜3)が終わった。最終的に、以下が得られた。
. . . .
O
C
O
これが、電子式である。
(2)の解答・解説
解答
電子式:
. . . .
 I:  I :
˙ ˙ ˙ ˙
構造式:
I I

(1)の問題と同様に考えれば良い。

(3)の解答・解説
解答
電子式:
. .
H:  F :
˙ ˙
構造式:
H F

(1)の問題と同様に考えれば良い。

(4)の解答・解説
解答
電子式:
. .
HO: H
˙ ˙
構造式:
H O H

(1)の問題と同様に考えれば良い。

(5)の解答・解説
解答
電子式:
HC

N :
構造式:
H C

N

(1)の問題と同様に考えれば良い。

(6)の解答・解説
解答
電子式:
N

N :
構造式:
N

N

(1)の問題と同様に考えれば良い。


要するに、裏技っていうのは、「腕描いて他の腕と繋ぐ(自分自身除く)」ってことでした。
今思うと、そんなの当たり前じゃないか!って感じです。

いかがだったでしょうか。化学簡単でしょ?簡単なんすよ、化学。

このサイト、IT系の話をするはずなのに、急に化学になってしまいました😅
次回は、本来のブログ内容に戻ると思われます...


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