分子がどのような形をとるかはVSEPR理論と呼ばれる理論で調べることができます。
具体的な内容は
1.分子中にある共有電子対と非共有電子対は互いに電気的反発によって最も遠ざかるように配置される
2.分子の形は共有電子対の位置にのみ依存し、非共有電子対は影響しない
というものです。(写真の解答もこの考えを利用して解いています。)
これだけ言ってもさっぱり分からないと思いますので、具体例をいくつか示して説明します。
例えばメタン(CH4)の場合、C-H間に共有電子対ができ、それが計4組できます。(電子式を書きながら確認してみて下さい。)
この場合、共有電子対が4組、非共有電子対は0組です。この共有電子対は互いに最も遠くに位置するように配置します。結果、炭素を重心の位置に配置し、水素が正四面体の各頂点に配置する“正四面体型”の配置になります。
次に水(H2O)について考えてみます。
水の場合、O-H間に共有電子対が2組、中心の酸素に非共有電子対が2組の構成になります。
この計4組は互いに最も遠くに位置するように位置します。
すると先程のメタンのような酸素を重心とした正四面体型の形になると思います。
しかし、VSEPR理論の2番から、非共有電子対は立体の形に含めないため、正四面体型をしている状態から非共有電子対を取り除いてしまいます。
するとO-Hが直線ではない、折れ曲がった形になります。だから水は折れ線型になる訳です。
ちなみに二酸化炭素のように中心の原子である炭素のように非共有電子対が1つもない場合は直線型になります。
具体例をいくつか示したところで、実際にシアン化水素について考えます。
シアン化水素はC-H結合とC≡N結合があります。非共有電子対は炭素にはありません。(Nには非共有電子対がありますが、Nは分子の中心の原子ではないため、考慮しません。)
結局、共有電子対が2組あることになります。(三重結合も二重結合も1本の結合として考えます。)
結果、この2つの結合が互いに最も遠くに位置する様になるため、直線型となります。