この教材で学ぶこと
到達目標
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代表的な分子の形を答えられる
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分子の形が電子対の配置で決まることを理解できる
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直線形、折れ線形、三角錐形、正四面体形を区別できる
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分子の形と極性の関係を説明できる
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H₂O、NH₃、CH₄、CO₂の形を説明できる
前提知識
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共有結合
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電子配置
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価電子
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ルイス構造
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電気陰性度
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極性
1
分子の形とは
分子の形とは、分子中の原子が空間的にどのように並んでいるかを表したものです。
化学式が同じように見えても、原子の並び方によって性質が大きく変わることがあります。
分子の形は、中心原子のまわりにある電子対の反発によって決まります。
特に、結合電子対と孤立電子対の配置が重要です。
分子の形を理解すると、極性、沸点、溶解性、反応性などの理解にもつながります。
代表的な分子の形
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形
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代表例
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特徴
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直線形
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CO₂
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原子が一直線に並ぶ
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折れ線形
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H₂O
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中心原子の孤立電子対の影響で折れ曲がる
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三角錐形
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NH₃
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三角形の底面に1つ上から原子が乗る形
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正四面体形
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CH₄
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4つの結合が立体的に広がる
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平面三角形
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BF₃
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3つの結合が同一平面上に広がる
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確認ポイント
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分子の形が原子の空間的な並びを表すことを説明できる
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代表的な分子の形をいくつか答えられる
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2
直線形
直線形とは、中心原子をはさんで原子が一直線に並ぶ分子の形です。
代表例は二酸化炭素 CO₂ です。
CO₂では、中心の炭素原子に対して2つの酸素原子が反対方向に結合しています。
そのため、O=C=O のように一直線の形になります。
直線形の結合角は180°です。
直線形の例
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分子
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形
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結合角
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CO₂
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直線形
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180°
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BeCl₂
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直線形
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180°
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確認ポイント
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CO₂が直線形であることを説明できる
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直線形の結合角が180°であることを覚える
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3
折れ線形
折れ線形とは、中心原子をはさんで2つの原子が一直線ではなく折れ曲がって並ぶ形です。
代表例は水 H₂O です。
H₂Oでは、酸素原子のまわりに2組の結合電子対と2組の孤立電子対があります。
孤立電子対は結合電子対より強く反発するため、H-O-Hの角度は正四面体の109.5°より小さくなります。
水分子の結合角は約104.5°です。
折れ線形の例
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分子
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中心原子
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孤立電子対
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結合角
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H₂O
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O
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2組
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約104.5°
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H₂S
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S
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2組
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折れ線形
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確認ポイント
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H₂Oが折れ線形であることを説明できる
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H₂Oの結合角が109.5°より小さい理由を孤立電子対から説明できる
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4
三角錐形
三角錐形とは、中心原子を頂点として、3つの原子が三角形の底面を作るように並ぶ形です。
代表例はアンモニア NH₃ です。
NH₃では、窒素原子のまわりに3組の結合電子対と1組の孤立電子対があります。
孤立電子対の反発により、H-N-Hの結合角は正四面体の109.5°より少し小さくなります。
NH₃の結合角は約107°です。
三角錐形の例
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分子
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中心原子
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孤立電子対
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結合角
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NH₃
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N
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1組
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約107°
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PH₃
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P
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1組
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三角錐形
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確認ポイント
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NH₃が三角錐形であることを説明できる
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NH₃に孤立電子対が1組あることを理解できる
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5
正四面体形
正四面体形とは、中心原子のまわりに4つの結合が立体的に広がった形です。
代表例はメタン CH₄ です。
CH₄では、炭素原子のまわりに4組の結合電子対があり、孤立電子対はありません。
4つの電子対ができるだけ離れるように配置されるため、正四面体形になります。
正四面体形の結合角は約109.5°です。
正四面体形の例
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分子
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中心原子
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孤立電子対
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結合角
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CH₄
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C
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0組
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約109.5°
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CCl₄
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C
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0組
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約109.5°
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確認ポイント
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CH₄が正四面体形であることを説明できる
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正四面体形の結合角が約109.5°であることを覚える
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6
平面三角形
平面三角形とは、中心原子のまわりに3つの原子が同じ平面上で三角形に並ぶ形です。
代表例は三フッ化ホウ素 BF₃ です。
BF₃では、ホウ素原子のまわりに3組の結合電子対があり、孤立電子対はありません。
3つの電子対が平面上でできるだけ離れるように配置されるため、結合角は約120°になります。
平面三角形の例
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分子
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中心原子
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結合角
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BF₃
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B
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約120°
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SO₃
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S
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約120°
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確認ポイント
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BF₃が平面三角形であることを説明できる
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平面三角形の結合角が約120°であることを覚える
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7
分子の形と極性
分子の極性は、結合の極性と分子の形の両方で決まります。
結合に極性があっても、分子全体で電荷の偏りが打ち消されると無極性分子になります。
CO₂では、C=O結合には極性がありますが、分子が直線形なので左右の偏りが打ち消され、分子全体では無極性です。
H₂Oでは、O-H結合に極性があり、分子が折れ線形なので偏りが打ち消されず、極性分子になります。
分子の形を考えることは、極性を判断するうえでとても重要です。
分子の形と極性
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分子
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形
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分子全体の極性
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理由
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CO₂
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直線形
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無極性
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結合の極性が打ち消される
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H₂O
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折れ線形
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極性
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電荷の偏りが残る
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NH₃
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三角錐形
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極性
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電荷の偏りが残る
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CH₄
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正四面体形
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無極性
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対称性が高い
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確認ポイント
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分子の極性が結合の極性と分子の形で決まることを説明できる
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CO₂が無極性、H₂Oが極性分子である理由を説明できる
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8
分子の形の例題
分子の形の問題では、代表的な分子の形と結合角、極性がよく問われます。
まずは、CO₂、H₂O、NH₃、CH₄、BF₃を確実に覚えましょう。
例題：CO₂の分子の形を答えなさい。
答え：直線形
中心のC原子に対して2つのO原子が反対方向に並ぶため、直線形です。
例題：H₂Oの分子の形を答えなさい。
答え：折れ線形
O原子に2組の孤立電子対があるため、H-O-Hは折れ曲がります。
例題：NH₃の分子の形を答えなさい。
答え：三角錐形
N原子に1組の孤立電子対があり、3つのN-H結合が三角錐形に配置されます。
例題：CH₄の結合角は約何度か。
答え：約109.5°
CH₄は正四面体形で、結合角は約109.5°です。
確認ポイント
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代表的な分子の形を答えられる
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結合角を大まかに覚えられる
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分子の形と極性を関連づけられる
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