July 5, 2023

　二酸化炭素 CO₂ は直線型構造の分子である。その炭素−酸素結合距離は1.160Åと、通常の炭素−酸素結合距離と比較して明らかに短く、多重結合性を帯びていることが実験により明らかにされている。¹⁾　以下の問いに答えよ。
　

(1)

以下の例に倣い、CO₂ 分子のMOの定性的なエネルギー準位図と基底状態における電子配置、AOの重なり合いの様子およびAOの重なり合いの型を示せ。結論に至る考え方の筋道を明快に記すよう特に留意せよ。

(2)

(1) を基に、CO₂ 分子の炭素−酸素結合が多重結合性を有することを説明せよ。
　

(3)

水溶液中で CO₂ 分子は水酸化物イオン OH^- と反応して炭酸水素イオン HCO₃^- を生成する。²⁾　この反応では、水酸化物イオンが CO₂ 分子中の炭素原子を求核的に攻撃している。水酸化物イオンは、なぜ CO₂ 分子中の酸素原子ではなく炭素原子を求核的に攻撃するのだろうか。(1) をふまえて考察せよ。
　

【注】