国家公務員総合職（化学・生物・薬学）R3年 問24解説

　問 題　　　　　

リチウム原子の 1s 軌道 φ_{Li , 1s} 及び 2s 軌道 φ_{Li , 2s} のエネルギーは、それぞれ -65.0 eV、 -5.4 eV、水素原子の 1s 軌道 φ_{H , 1s} のエネルギーは、-13.6 eV である。LiH 分子に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを全て挙げているのはどれか。

ただし、LiH 分子の分子軌道はエネルギーの低い順に、1σ、2σ、3σ、… であるとし、リチウム原子と水素原子の距離は LiH 分子の平衡核間距離であるとする。

㋐　1σ 軌道のエネルギーは、リチウム原子の 1s 軌道のエネルギーにほぼ等しい。

㋑　電子の分布は水素原子側に偏っており、水素原子は部分的に負に帯電している。

㋒　電子基底状態における電子配置は (1σ)⁴ である。

㋓　2σ 軌道を、c_{Li , 2s} φ_{Li , 2s} + c_{H , 1s} φ_{H , 1s} と表したとき、|c_{Li , 2s}| > |c_{H , 1s}| である。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋑、㋓
3．㋐、㋒、㋓
4．㋑、㋒
5．㋒、㋓

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

㋐ は妥当です。

㋑ は妥当です。
電気陰性度の大体の値から推測できると思われます。

㋒ ですが
1 つの軌道には電子が最大 2 つまでしか入りません。(1σ)² (2σ)² と考えられます。㋒ は誤りです。

㋓ ですが
低いエネルギーを持つ原子軌道の方が、結合分子軌道に大きな寄与をします。大きな寄与を持つ方が係数の絶対値は大きいです。

φ_{Li , 2s} は -5.4eV、φ_{H , 1s} は -13.6eV なので、φ_{H , 1s} の方が大きい寄与で、絶対値は大きいです。従って、不等号の向きが逆です。

以上より、正解は 1 です。