【化学クイズ】水分子の結合角について

H₂OとH₂O⁺の結合角を比べよう

H₂O分子の∠HOHの結合角と、H₂Oから電子1個取り除いたH₂O⁺の∠HOHの結合角はどちらが大きいでしょうか。

解答編

水分子の結合角はsp³混成軌道に由来している。具体的には2つのO-HとO上の2つの非共有電子対の合計4つが反発するように正四面体を形成している状態で配置されている。

そして、H₂O⁺は酸素上の非共有電子の4つのうち1つが減少して、電子が3つになっている。このとき電子が減ったために、非共有電子対とO-Hの電子対同士の反発が減少することになる。その結果、H₂O⁺の∠HOHの結合角のほうが、H₂O分子の∠HOHの結合角よりも大きくなる。

実際に測定された結合角はH₂O分子の∠HOHが104.5°、H₂O⁺の∠HOHの結合角が110°である。