10.3
Vorhersage der molekularen Geometrie
VSEPR-Theorie zur Bestimmung von Elektronenpaargeometrien
Das folgende Verfahren verwendet die VSEPR-Theorie, um die Elektronenpaargeometrien und die…
Die VSEPR-Theorie hilft bei der Bestimmung von Elektronenpaargeometrien und Molekulargeometrien. Eine Reihe von Schritten wird verwendet, um die Geometrie und die Bindungswinkel von Molekülen, wie z. B.Phosphortrichlorid, vorherzusagen.
Der erste Schritt besteht darin, die Lewis-Struktur des Moleküls zu zeichnen. Als nächstes wird die Gesamtzahl der Elektronengruppen an dem Zentralatom gezählt. Um Phosphor herum gibt es vier Elektronengruppen, drei Bindungspaare und ein freies Paar.
Bestimmen Sie nun die Elektronenpaargeometrie. Die Elektronenpaargeometrie ist tetraedrisch. Aufgrund des freien Paares ist die Molekulargeometrie jedoch trigonal pyramidenförmig.
Das freie Paar reduziert den Bindungswinkel auf weniger als 109, 5 Grad. Dasselbe Protokoll wird zur Vorhersage der Elektronenpaargeometrie und der Molekularstruktur für Kohlendioxid verwendet. Die Lewis-Struktur von Kohlendioxid zeigt die zwei Elektronengruppen um das Kohlenstoffatom herum, da jede Doppelbindung als eine Elektronengruppe zählt.
Die zwei Elektronengruppen orientieren sich an gegenüberliegenden Seiten des zentralen Kohlenstoffatoms mit einem Bindungswinkel von 180 Grad. Die Elektronenpaar-und Molekülgeometrien sind identisch, da es keine freien Paare an dem Zentralatom gibt und die Kohlendioxidmoleküle linear sind. Die Lewis-Struktur von Tellurtetrachlorid hat fünf Elektronengruppen an dem Telluratom:vier Bindungspaare und ein freies Paar.
Die Elektronengruppen haben eine trigonale bipyramidale Geometrie. Das freie Paar nimmt eine der äquatorialen Positionen ein, und das Molekül ist wippenförmig. Diese Schritte können wiederum zur Bestimmung der Elektronenpaargeometrie und der Molekularstruktur des Jodtetrachlorid-Anions verwendet werden.
Die Lewis-Struktur hat sechs Elektronengruppen um das Jodatom herum, vier Bindungspaare und zwei freie Paare. Die Elektronengruppen haben eine oktaedrische Anordnung. Die Bindungspaare bleiben in einer Ebene, und die freien Paare befinden sich auf beiden Seiten dieser Ebene, wodurch die Abstoßung minimiert wird.
Die Molekulargeometrie ist quadratisch planar.
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Q1: What are the first steps to predict molecular geometry using VSEPR theory?
Start by drawing the Lewis structure of the molecule to visualize bonding and lone pairs. Then count the total number of electron groups on the central atom, where single, double, or triple bonds each count as one electron group. These steps establish the foundation for determining both electron-pair geometry and molecular structure.
Q2: How do lone pairs affect molecular geometry and bond angles?
Lone pairs occupy more space than bonding pairs, causing greater repulsion and reducing bond angles below their ideal values. In phosphorus trichloride, one lone pair on the central phosphorus atom reduces the bond angle to less than 109.5 degrees, changing the molecular geometry from tetrahedral to trigonal pyramidal despite the tetrahedral electron-pair geometry.
Q3: Why is carbon dioxide linear while phosphorus trichloride is pyramidal?
Carbon dioxide has two electron groups with no lone pairs on the central carbon atom, so its electron-pair geometry and molecular geometry are both linear with a 180-degree bond angle. Phosphorus trichloride has four electron groups including one lone pair, resulting in a trigonal pyramidal molecular geometry despite tetrahedral electron-pair geometry.
Q4: What is the molecular geometry of tellurium tetrachloride?
Tellurium tetrachloride has five electron groups around the central tellurium atom: four bonding pairs and one lone pair. The electron-pair geometry is trigonal bipyramidal, but the lone pair occupies an equatorial position to minimize repulsion, resulting in a seesaw-shaped molecular geometry.
Q5: How are lone pairs positioned in octahedral electron-pair geometries?
In octahedral arrangements with two lone pairs, repulsion is minimized when the lone pairs occupy opposite sides of the central atom, perpendicular to the plane containing the bonding pairs. This arrangement in iodine tetrachloride anion produces a square planar molecular geometry with four bonding pairs in one plane.
Q6: When are electron-pair geometry and molecular geometry identical?
Electron-pair geometry and molecular geometry are identical only when there are no lone pairs on the central atom. In carbon dioxide, both geometries are linear because all electron groups are bonding pairs with no lone pairs present to distort the arrangement.
Q7: How does VSEPR theory minimize electron pair repulsion?
VSEPR theory positions electron groups as far apart as possible to minimize repulsion. In trigonal bipyramidal arrangements, lone pairs occupy equatorial positions rather than axial positions. In octahedral geometries, two lone pairs are placed on opposite sides of the central atom to maximize distance and reduce repulsive forces.