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ベンゼンのπ分子軌道について

fuk********さん

2017/12/1601:17:54

ベンゼンのπ分子軌道について

ベンゼンは1つしかないのに
分子軌道が複数ある理由がわかりません。

下図のベンゼンの3つの結合性π分子軌道は
共存しているという考え方でよいのでしょうか?

また、それぞれのベンゼンの分子軌道に
電子が2つしか入らない理由もわかりません。ベンゼンだから電子は6つ入ると思ったのですが・・・

解説お願いします。

ベンゼン,分子軌道,電子,結合性π分子軌道,下図,原子軌道,反結合性分子軌道

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him********さん

2017/12/1601:39:45

ベンゼンの6個の炭素原子はsp2混成軌道をσ結合に使っており、混成に使われなかっら2p軌道がπ結合の使われます。こういったことは有機化合物の結合に関する基本として習っているはずです。
で、炭素が6個あるので、6個の2p軌道がπ結合に使われるわけです。そして、π結合に使われるのはπ分子軌道であり、それは6個の2p原子軌道が混ざり合って構成されます。その際に規格化という概念が入ってきて、要するに6個の原子軌道からできる分子軌道も6個になります。つまり、元になった原子軌道と同数の分子軌道ができるということです。
個々の分子軌道に入る電子が最大で2個というのは原子軌道の場合と同様です(Pauliの排他原理)。つまり、軌道は固有の量子数のセットで表されることになるので、スピン量子数の異なる電子が各1子しか入れません。これが排他原理(または禁制律)です。これがかわからないというのであれば、基本から勉強し直すしかないです。そ子から説明しろというのはわがまますぎると思いますよ。
そして6個の分子軌道があればその半数の3個が結合性分子軌道で、他の3個が反結合性分子軌道です。
結合性分子軌道は安定なのでそこに電子が入ることによって安定になり、結合が形成されます。なので、6個のπ電子がちょうど3個の結合性分子軌道に収容されることになります。それ以上のπ電子が存在すれば反結合性分子軌道に入ることになるので、それは不安定化につながります。

まあ、結合ができる際に、結合性分子軌道と反結合性分子軌道ができるというのは、π結合の限らず、一般的に言えることです。

エネルギー準位が幾つかに分れているのは、分子軌道における節面(電子の存在確率が0になる面)の数で説明されます。

この説明でちんぷんかんぷんであるなら、繰り返しになりますが、基礎からやり直しです。

  • 質問者

    fuk********さん

    2017/12/1602:39:26


    結合性分子軌道と反結合性分子軌道は異なる状態の重ね合わせなのですか?それとも、両方ともひとつの分子内に存在するのですか?

    もし、後者であれば実際には分子(今回はベンゼン)はどのような形の軌道をとるのでしょうか?
    分子軌道とは結合の安定性を知るためのものに過ぎないということでしょうか。

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2017/12/22 08:02:38

ありがとうございました。

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cjx********さん

2017/12/1618:32:44

イメージだけでいうと
H2C=CH2のπ軌道がベンゼンでは3つある
ということです。

初歩的な物理化学の本で化学結合を学んでください。

whisper5さん

2017/12/1613:15:58

原子1つであっても、原子軌道は複数あるでしょ。K殻、L殻とか。原子が結合を作り分子を形成して、軌道が1つになるとは考えられないと思うが。

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tor********さん

2017/12/1607:08:24

まず、分子軌道が分子に一個しかないようなこと書いてるけど、どういうこと?なぜそういう発想になるのかをまず言ってくれんと、貴方の考え違いを指摘できん。それくらい、意味不明な事を言っている。

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