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BF3やAlCl3がルイス酸になる理由を混成軌道から読み解く

勉強
 

化学の勉強をしていると、「ちょっと!これすごい!!聞いて!」と興奮する出来事の連続で、その都度ブログに書いて発散しています(笑)

現在、124のビデオまで見て、酸・塩基についてノートにまとめています。

ルイス(Lewis)の定義についてまとめていたところ、「BF3やAlCl3がルイス酸である」理由をすぐに理解できませんでした。

ルイス酸:電子対を受け取ることができるあらゆる物質
ルイス塩基:電子対を供与することができるあらゆる物質

マクマリー有機化学には、「空の軌道がある」と記載があり、どうやらこれがヒントのようです。そこで、BとAlの原子軌道を書いてみました。

結果、BF3やAlCl3どちらもB原子とAl原子がsp2混成軌道をつくることがわかりました。

AlCl3の場合

Al原子の場合、写真のように、励起状態(真ん中・水色)からsp2混成軌道を作り安定するため、3p軌道が空になりますね。この空軌道にローンペアが入り込むため、電子対を受け取る=ルイス酸になる、ということなんですね!!

B原子も然り↓

マクマリー有機化学(上)p54にある「~がLewis酸であるBF3のホウ素原子の空の軌道に電子対を供与する」の「空の軌道」は、p軌道であることが省略されているんですね。

混成軌道から酸になる理由を理解できるとは思わなかったので、今回の感動は特に大きいです。少しずつ、これまで学んできたことがつながってきました。

今回のような疑問について仮説を検証できるのはやはり海外のサイトです。

The sp2 hybrid orbitals in BF3.

出典:slideplayer

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