令和元年度(再試験) I-4-1

解説

この問題で問われていること

5つの化合物のうち、分子全体として極性を持つもの(双極子モーメントが打ち消し合わないもの)を選ぶ問題。

解き方

① 極性は「分子の形」で決まる: 直線形(CO₂)・正三角形(BF₃)・正四面体形(CH₄、CCl₄)は対称で打ち消し合い無極性。折れ線形(H₂O、エーテルのC−O−C)は極性
② ①③④⑤は対称な形。ジエチルエーテルだけ折れ線形
③ ②

正解が正しい理由

ジエチルエーテル(C₂H₅-O-C₂H₅)は、酸素原子を中心に2つのC−O結合が折れ線状(約110°)に配置されており、C−O結合の極性が互いに打ち消し合わず、分子全体として双極子モーメントを持つ極性分子である。一方、他の4つは分子の形が対称的で、結合の極性が打ち消し合うため無極性分子である。したがって②が正しい。

各選択肢について

• ① 二酸化炭素は直線形(O=C=O)の対称な分子で、2つのC=O結合の極性が打ち消し合うため、無極性分子である。
• ② ジエチルエーテルはC−O−C結合が折れ線状で極性が打ち消されず、分子全体で極性を持つ極性分子であり、これが正答。
• ③ メタンは正四面体形の対称な分子で、4つのC−H結合の極性が打ち消し合うため、無極性分子である。
• ④ 三フッ化ホウ素は平面正三角形の対称な分子で、3つのB−F結合の極性が打ち消し合うため、無極性分子である。
• ⑤ 四塩化炭素は正四面体形の対称な分子で、4つのC−Cl結合の極性が打ち消し合うため、無極性分子である。

覚えるべきポイント

分子の極性は「結合の極性」と「分子の形(対称性)」の両方で決まる。直線形(CO₂)、正三角形(BF₃)、正四面体形(CH₄、CCl₄)は対称なため無極性、折れ線形(H₂O、エーテル)や三角錐形(NH₃)は極性分子となる。