vsepr理論・とは？分子の形を解き明かす基礎ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

vsepr理論・とは？

VSEPR理論とは、分子の中心原子の周りにある電子対が互いに反発し合い、最も安定な配置をとることで分子の形が決まるという考え方です。ここでいう電子対には結合対と孤立電子対の2種類があります。結合対は原子間で電子を共有する対、孤立電子対は中心原子の周りに存在するが他の原子と共有していない電子対です。孤立電子対は結合対よりも反発力が強いことが多く、分子の結合角度をわずかに変化させる原因になります。

VSEPR理論は主に無機化学や有機化学で、分子の立体構造を予測するのに使われます。特に化学式だけでは想像しにくい三次元の形を、電子対の反発の仕組みから直感的に理解するのが特徴です。初心者にとっては、まず「中心原子の周りにある電子対の数を数える」ことから始めると、形を思い描きやすくなります。

基本となる考え方とポイント

VSEPR理論の基本はとてもシンプルです。中心原子の周りにある電子対は互いに反発し、できるだけ離れようとします。電子対には結合対と孤立電子対がありますが、孤立電子対は結合対よりも強く反発する傾向があるため、結合角度が少し縮んだり、形が崩れたりします。

この考え方を使うと、いくつの電子対が中心原子の周りにあるかを数えるだけで、分子の大まかな形を予測できます。例えば、周りに電子対が2つなら線形、3つなら三角平面、4つなら正四面体の形が基本となります。これがVSEPR理論の“基本形”の土台です。

代表的な形と角度の目安

以下は、中心原子の周りの電子対の数に対応する代表的な立体形です。図解の代わりに、角度の目安と例を挙げて理解を深めます。

形の名前	例となる分子	角度の目安	ポイント
線形	CO2	約180度	電子対が2つだけのときの基本形
三角平面	BF3	約120度	孤立電子対がない場合に多い形
正四面体	CH4	約109.5度	4つの結合対が対称に並ぶ代表形
三角双錐形	PF5	90度と120度	5つの結合対を持つ場合の形
正八面体	SF6	約90度	6つの結合対を持つ場合の形

具体的な例と解説

CO2は中心炭素の周りに2つの結合対が一直線に配置され、線形の形になります。一方、水分子のH2Oは酸素の周りに孤立電子対が2つあるため、結合対の位置が少し押し合い、約104.5度の角度を持つ“折れた形”になります。NH3は孤立電子対が1つあるため、底辺が三角形の形で立体的に見える三角錐形に近い形になります。これらの例はすべてVSEPR理論の基本的な予測と一致します。

ただし、VSEPR理論には限界もあります。特に重元素の化合物や金属錯体、結合の性質が大きく変化する場合には、実際の分子の形が理論と少し異なることがあります。さらに大きな分子や共鳴を含む場合、角度は理想的な値からずれることが一般的です。こうした場合は他の理論や実験データと照らし合わせて理解することが必要になります。

VSEPR理論を使う際の実用ヒント

分子の構造を予測する際は、まず中心原子の周りにある電子対の総数を数えましょう。次に、孤立電子対の有無と数を確認し、反発の強さを考慮します。最も安定な配置を頭の中でイメージできたら、その形が現実の分子とどの程度一致するかを、実例と照らし合わせて確認します。SF6のように孤立電子対がない場合と、H2Oのように孤立電子対がある場合で形がどう変わるかを比較すると、理論の理解が深まります。

まとめ

VSEPR理論は分子の形を予測するための直感的で強力なツールです。中心原子周りの電子対の数と、それぞれの反発の程度を意識するだけで、線形から正八面体まで、さまざまな形を大まかに描くことができます。初学者はまず基本形を押さえ、具体的な分子の例を通じて感覚を掴むと良いでしょう。理論は近似であり、実際の分子は例外や追加の要因でわずかに形が変わることもある点は覚えておきましょう。

このガイドがvsepr理論の第一歩として役立つことを願っています。

vsepr理論の同意語

VSEPR理論: Valence Shell Electron Pair Repulsion Theoryの日本語表記。原子中心の周囲にある価電子対の反発を最小にする配置をとることで、分子の立体形状を予測する理論です。
vsepr理論: 同上。小文字表記の別名で、初学者にも見慣れた表記です。
VSEPR theory: 英語表記の正式名称。教科書や英語資料で使われる名称です。
Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory: VSEPRの正式名称を英語で表記したもの。分子形状を予測する理論として用いられます。
価電子対反発理論: 日本語訳の正式名称。価電子対同士の反発を最小にする電子配置に基づき、分子の立体形状を説明します。
原子価電子対反発理論: 同じ意味の別表現。『原子価電子対』を用いた日本語表記です。
最外殻電子対反発理論: 最外殻の電子対の反発を重視して分子形状を決める理論という意味の日本語表現です。
最外殻電子対反発モデル: 同様の意味の呼称。理論と同様の枠組みを指します。
価電子対反発モデル: 価電子対の反発を前提とするモデルという意味の日本語表現です。
原子中心電子対反発理論: 中心原子の周りの電子対の反発で分子形状が決まるとする理論です。
分子形状予測理論: 分子の形を予測するための理論の総称。VSEPRを含む説明の一つです。
分子立体構造予測理論: 分子の立体構造を予測するための理論。VSEPRの目的と同じ説明です。
VSEPR: 英語の略称。教科書・ノートで広く使われる短縮形です。

vsepr理論の対義語・反対語

実測主義: 分子の形を理論モデルではなく、実験データの観測から直接決定・解釈するアプローチ。VSEPRの仮説的な予測を重視せず、データ主導で結論を出す考え方。
分子軌道理論（MO理論）: 分子の形状を電子の分子軌道とエネルギー関係で説明する理論系。VSEPRの電子対反発仮説とは異なる、原子間相互作用の根拠に基づく予測を行う。
X線結晶構造解析: 結晶体のX線回折データから原子の位置と形を決定する実験手法。理論仮説を前提にせず、観測結果に基づく構造決定を行う。
量子化学計算による構造予測: HF/DFTなどの計算化学手法で分子構造を予測・最適化する方法。VSEPRのような単純モデルに頼らず、量子力学的な基盤で形状を導く。
実験と対比する対照的アプローチ: 観測データと計算予測を対照的に扱い、VSEPRのような理論予測が必ずしも正しくない場合の検証・比較を行う考え方。