私の試験論文の1つに、$ \ ce {N2O} $の共鳴構造を描くための質問がありました。
これら私が描いたものですが、マークは付与されませんでした：
マーキングスキームの内容は次のとおりです。
私のものが正しくない理由を誰か説明してもらえますか？
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- 関連： antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/inorganic/faq/ …
回答
まず、テスト用に作成した共鳴構造はどちらもオクテット則に違反しているため、どちらも不可能です。左、左端の$ \ ce {N} $は6つの電子のみを制御しており、この形式では存在しません。右側の構造はそうではありません。中央の$ \ ce {N} $が5つの債券に参加しているため、$ \ ce {N} $は参加できません。 $ \ ce {N} $が参加できる結合の最大数は3（共有結合-$ \ ce {NH3} $など）または4（配位結合-$ \ ce {NH4 +} $など）です。
オクテット則を満たしている限り（または少なくとも可能な限り-ここにいくつかの例外があります）、安定性を確認したい場合描画した分子の場合、形式電荷の式を使用するだけです。これは次の式で与えられます：
$$ \ mathrm {FC} = \ mathrm {V}-（\ mathrm {N_B} + \ frac {\ mathrm {B}} {2}）$$
$ \ mathrm {FC} $が形式電荷、$ \ mathrm {V} $が検討中の原子が通常持つ価電子の数、$ \ mathrm {N_B} $が非結合電子の数。$ \ mathrm {B} $は、原子の共有結合で共有される電子の数です。分子が安定している場合、各置換原子の形式電荷の合計は0である必要があります。テストが回答として提供する各共鳴構造でこれをテストすると、これが当てはまることがわかります。
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回答
Ringoの良い答えを追加し、結合状況についてさらに洞察を加えるために、DF-BP86 / def2-SVPレベルの理論で計算を実行しました。これは線形分子には対称性の制限があります。その点グループは$ C _ {\ infty \ mathrm {v}} $です。つまり、縮退した軌道があります。これからわかるように、これらは$ \ pi $結合に対応します。原子価軌道スキームの画像：
軌道1〜3はコア軌道（1s） MO4は$ \ ce {ON}〜\ sigma $結合に対応します。この結合は非局在化されており、$ \ ce {NN}〜\ sigma $結合の一部も記述していることに注意してください。同様にこれはMO5にも当てはまりますが、その逆です。MO6では、loの存在を確認できます。酸素でペア。 MO 7および8は、化合物内のすべての原子に関して結合する2つの非局在化$ \ pi $結合を記述します。 MO 9は主に孤立電子対の性質を持ち、末端の窒素に位置しています。 HOMOも$ \ pi $軌道であり、$ \ ce {N-N} $に関して結合性であり、$ \ ce {O-N} $に関して反結合性です。これは、これらの軌道の孤立電子対の特性も意味します。中央の窒素に孤立電子対の性質を持つ軌道がないことに注意してください。
自然結合軌道理論を使用して波動関数をさらに分析しました。この方法では、軌道（および電子密度）を特定し、それを特定のルイス構造式の理想的な電子密度と比較します。パーセンテージが高いということは、構成がルイスの概念とよく一致していることを意味します。
提案した構造を含めました。構成 1 は理想的なルイス構造ではありませんが、ルイスの概念と一定の点で一致していることがわかります。誰かが原子価結合理論でより厳密なアプローチを行う場合、この構造が全体的な結合状況に（少なくともマイナーな）貢献をすることを期待します。この構造の基本的な欠陥は、リンゴがすでに述べたように、末端窒素の電子六重項です。この構造の良い面は、正式な料金を必要としないことです。この構造が間違っているとは思いません。
ただし、2番目の構造は正しくありません。これは、励起状態でのみ存在できます。窒素の周りに8個を超える電子が結合することはできません。
3番目の構造は理想的な構造、つまり最も一致度の高い構造です。全体的な結合に最も大きく寄与すると思います。
構造 3 は非局在化効果を説明し、分子の全体的な共鳴安定化への主要な寄与の1つです。基本的に、上記のMO 7と8でこれの特徴を見ることができます。
最後の構造（ 5 ）は同じことを試みますが、私の好みでは、これは少し遠いです。それでもルイスの概念とある程度一致しますが、構成のように 1 貢献は少ないと思います。
回答
窒素はそのオクテットを拡張できません（8つを超える価電子を収容することはできません）。描いた共鳴構造では、両端の窒素と酸素の両方が安定しています（電荷がありません）が、中央の窒素には5つの結合があるため、上記の規則に違反します。したがって、中央の窒素の結合の最大数は4です。そのため、真ん中の窒素原子（正解）には4つの結合がありますが、電荷があります。
また、拡張オクテットは通常、第2周期の下にある要素で観察されます。
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- "拡張オクテットは、期間2より下にある要素に使用されます。展開するd軌道。"ええと、何？ヨウ素はどのようにオクテットを拡張しますか？
- 常にいくつかの期待があります
- 臭素と塩素はどのようにオクテットを拡張しますか？重要なのは、このステートメントは間違っているということです！ 間違っていると言います！
- […] Hでさえ、空のd軌道がありますが、電子がそこに到達するにはかなりのエネルギーが必要です。したがって、全体として、この声明は誤解を招く可能性があります…完全に間違った前提に基づいているわけではありません。
- @MARamezani：はい、同意できます。ステートメントが不完全です。私は、周期（またはグループ）の数に基づいて要素に取り組むことはほとんどありませんが、周期表での相対的な位置に基づいて対処します…明らかに、その使用法は世界中で異なります。