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VSEPR分子形状計算ツール & 早見表

概要：VSEPR計算ツールと分子形状の早見表です。化学式、名前、SMILESを入力すると、AXE分類、電子対の配置と分子の形、結合角、混成軌道、極性を3Dで表示します。無料でWebブラウザ上で動作し、ダウンロードは不要です。

化学式、イオン、名前、SMILESを入力すると、VSEPRによる形がわかります。AXE分類、立体数、電子対の配置と分子の形、結合角、混成軌道、極性に加え、非共有電子対をローブで描いた回転できる3Dモデルが表示されます。

要点：中心原子に結合した原子（X）と非共有電子対（E）を数えます。NH₃はAX₃Eです。4つの電子対領域から電子対の配置は正四面体形になりますが、非共有電子対が1つあるため、分子の形は三角錐形（107°）です。

化学式、名前、SMILES 電荷

中心原子結合した原子非共有電子対ドラッグで回転、ピンチでズーム

VSEPR早見表：すべての分子の形（立体数2〜7）

この表はVSEPRの代表的な形をすべて示します。X = 中心原子Aに結合した原子、E = A上の非共有電子対。二重結合と三重結合は1つの領域として数えます。

立体数	AXE	結合	非共有電子対	電子対の配置	分子の形	理想的な角度	混成	例
2	AX₂	2	0	直線形	直線形	180°	sp	CO₂、BeCl₂
3	AX₃	3	0	平面三角形	平面三角形	120°	sp²	BF₃、SO₃、NO₃⁻
3	AX₂E	2	1	平面三角形	折れ線形	<120° (≈117°)	sp²	SO₂、O₃、NO₂⁻
4	AX₄	4	0	正四面体形	正四面体形	109.5°	sp³	CH₄、NH₄⁺、SO₄²⁻
4	AX₃E	3	1	正四面体形	三角錐形	<109.5° (≈107°)	sp³	NH₃、PCl₃、H₃O⁺
4	AX₂E₂	2	2	正四面体形	折れ線形	<109.5° (≈104.5°)	sp³	H₂O、OF₂、H₂S
5	AX₅	5	0	三方両錐形	三方両錐形	90°, 120°, 180°	sp³d	PCl₅、AsF₅
5	AX₄E	4	1	三方両錐形	シーソー形	<90°, <120°	sp³d	SF₄、TeCl₄
5	AX₃E₂	3	2	三方両錐形	T字形	<90°	sp³d	ClF₃、BrF₃
5	AX₂E₃	2	3	三方両錐形	直線形	180°	sp³d	XeF₂、I₃⁻
6	AX₆	6	0	正八面体形	正八面体形	90°, 180°	sp³d²	SF₆、PF₆⁻
6	AX₅E	5	1	正八面体形	四角錐形	<90°	sp³d²	BrF₅、IF₅
6	AX₄E₂	4	2	正八面体形	平面四角形	90°	sp³d²	XeF₄、ICl₄⁻
7	AX₇	7	0	五方両錐形	五方両錐形	72°, 90°	sp³d³	IF₇

非共有電子対は常に最も空間に余裕のある位置を占めます。三方両錐形ではエクアトリアル位に入ります（シーソー形、T字形、直線形）。正八面体形では、2つの非共有電子対は互いに反対側に入ります（平面四角形）。

VSEPR計算ツールの使い方

化学式（PCl5）、電荷付きのイオン（NO3-、SO4^2-）、または名前（英語：ammonia）を入力します。大きな分子の場合は、SMILES文字列（CC(=O)O）を貼り付け、解析したい原子を選びます。
価電子を数え、ルイス構造式ジェネレーターと同じエンジンでルイス構造式を描きます。次に、中心原子の結合領域と非共有電子対を数えます。
AXE分類、電子対の配置と分子の形、結合角、混成軌道、極性を、すべての手順とともに確認します。
3Dモデルを回転させて、非共有電子対（紫のローブ）の位置と、それが結合角をどう押し縮めるかを確認します。

例題

水、H₂O（AX₂E₂）

価電子8個：O–H結合2つ + 非共有電子対2つ = 4領域（電子対の配置は正四面体形）。

折れ線形、104.5°、sp³、極性あり

四フッ化硫黄、SF₄（AX₄E）

34 e⁻：S–F結合4つ + 非共有電子対1つ = 5領域。非共有電子対はエクアトリアル位。

シーソー形、sp³d、極性あり

四フッ化キセノン、XeF₄（AX₄E₂）

36 e⁻：Xe–F結合4つ + 互いに反対側の非共有電子対2つ = 6領域。

平面四角形、90°、無極性

炭酸イオン、CO₃²⁻（AX₃）

24 e⁻：C=O 1つとC–O⁻ 2つ（共鳴）。3領域で、Cに非共有電子対はなし。

平面三角形、120°、sp²

VSEPR理論の概要

原子価殻電子対反発（VSEPR）理論では、中心原子のまわりの電子対の領域が互いに反発し、できるだけ離れて広がると考えます。領域とは、単結合、二重結合、三重結合、または非共有電子対です。立体数（結合した原子 + 非共有電子対）が電子対の配置を決めます。原子の位置だけを見たものが分子の形です。

立体数 =（Aに結合した原子の数）+（A上の非共有電子対の数）

反発の強さの順序と結合角

反発の強さは、非共有電子対–非共有電子対 > 非共有電子対–共有電子対 > 共有電子対–共有電子対の順です。そのため、結合角は109.5°（CH₄）から107°（NH₃）、104.5°（H₂O）へと小さくなります。中心原子が重いほど角度はさらに小さくなります（PH₃ 93.5°、H₂S 92°）。多重結合もより大きな空間を占めるため、ホルムアルデヒドのH–C–H角は120°ではなく116.5°です。

形の名前

三角錐形：NH₃、PCl₃。折れ線形：H₂O（AX₂E₂）、SO₂（AX₂E）。シーソー形：SF₄。T字形：ClF₃。四角錐形：BrF₅。平面四角形：XeF₄。三方両錐形：PCl₅。正八面体形：SF₆。

モデルの限界

VSEPRは中心原子が1つの典型元素の分子に最もよく当てはまります。NO₂のようなラジカルでは、不対電子が小さな領域としてはたらき、134°の結合角になります。π系に加わる非共有電子対（アミド、ピロール、アニリン）は、その原子をsp²寄りの平面形にします。遷移金属錯体は、代わりに結晶場理論や配位子場理論に従います。

構造全体が必要ですか？MolDrawエディターで任意の分子を描き、SMILESをコピーしてここに貼り付ければ、各原子の形がわかります。3Dで表示することもできます。

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よくある質問

VSEPR理論とは何ですか？

原子価殻電子対反発（VSEPR）理論では、中心原子のまわりの電子対の領域（結合と非共有電子対）が、互いにできるだけ離れるように反発し合うと考えます。領域の数で電子対の配置が決まり、原子の位置だけを見たものが分子の形になります。

分子の形はどうやって求めますか？

ルイス構造式を描き、中心原子に結合した原子の数（X）と非共有電子対の数（E）を数えます。その合計が立体数です。VSEPRの早見表を使います。たとえばAX3E（結合3つ、非共有電子対1つ）はNH3のような三角錐形です。

電子対の配置と分子の形の違いは何ですか？

電子対の配置は非共有電子対も位置として含めますが、分子の形は原子の位置だけを表します。水の電子対の配置は正四面体形ですが、分子の形は折れ線形です。

二重結合や三重結合は1つの電子対領域として数えますか？

はい。VSEPRでは、同じ原子への単結合、二重結合、三重結合はいずれも1つの領域として数えます。そのため、CO2（二重結合2つ）はBeCl2と同じく直線形です。

NH3の結合角が107°、H2Oが104.5°なのはなぜですか？

非共有電子対は共有電子対より大きな空間を占め、結合どうしを押し縮めます。CH4の109.5°に比べ、非共有電子対が1つのNH3は107°、2つのH2Oは104.5°になります。

三角錐形とはどのような形ですか？

三角錐形（AX3E）は、正四面体形の電子対配置に原子3つと非共有電子対1つを持つ形で、NH3、PCl3、H3O+がその例です。結合角は109.5°よりわずかに小さくなります。

シーソー形とは何ですか？

シーソー形（AX4E）は、三方両錐形の配置に原子4つと非共有電子対1つを持つ形です。SF4やTeCl4のように、非共有電子対はエクアトリアル位を占めます。

形から分子が極性かどうかはどうわかりますか？

形が対称（直線形、平面三角形、正四面体形、三方両錐形、正八面体形、平面四角形）で外側の原子がすべて同じなら、結合の双極子が打ち消し合い、無極性分子になります。中心原子に非共有電子対があったり外側の原子が異なったりすると、たいてい極性分子になります。

混成軌道と立体数はどう関係しますか？

立体数2 = sp、3 = sp2、4 = sp3、5 = sp3d、6 = sp3d2です。これは教科書のモデルで、SF6のような超原子価分子について、現代の理論ではd軌道を必要としません。