Teoria VSEPR e forme base

La repulsione della coppia elettronica del guscio di valenza, o teoria VSEPR, serve come strumento per prevedere la struttura molecolare. Si presume che i gruppi di elettroni caricati negativamente, che possono essere elettroni coinvolti in un singolo legame, più legami o coppie solitarie, si respingano l'un l'altro e cerchino di rimanere alla massima distanza possibile l'uno dall'altro per minimizzare le repulsioni. Immaginate una serie di palloncini legati insieme.

Ciascun palloncino si orienta il più possibile lontano dall'altro. La geometria molecolare è dettata dalla disposizione di vari gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale. Il fluoruro di berillio ha due gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale.

Secondo VSEPR, la minima repulsione fra questi gruppi di elettroni si ottiene attraverso una separazione massima. Pertanto, l'angolo di legame è di centottanta gradi e la forma molecolare è lineare. Il trifluoruro di boro ha tre gruppi di elettroni attorno all'atomo di boro centrale.

La repulsione fra questi gruppi può essere ridotta al minimo assumendo un angolo di legame di centoventi gradi. La teoria VSEPR prevede che la molecola esibisca una geometria planare trigonale. Nel caso del metano, ci sono quattro gruppi di elettroni che circondano l'atomo di carbonio centrale.

Sono più lontani quando l'angolo di legame è 109, 5 gradi e la molecola assume una geometria tetraedrica tridimensionale. Se cinque palloncini sono legati insieme, la separazione massima si ottiene quando i tre palloncini si trovano su un piano e gli altri due sono posizionati su entrambi i lati del piano. Il pentacloruro di fosforo ha cinque gruppi di elettroni attorno all'atomo centrale.

I tre atomi di cloro equatoriali sono separati dall'angolo di legame di centoventi gradi e assumono una disposizione planare trigonale. Un atomo di cloro è presente ciascuno sopra e sotto il piano. L'angolo tra il cloro equatoriale e quello assiale è di novanta gradi.

La molecola ha una geometria trigonale bipiramidale. Nell'esafluoruro di zolfo, ci sono sei gruppi di elettroni attorno all'atomo di zolfo. I quattro gruppi occupano un unico piano.

Gli altri due gruppi si trovano su entrambi i lati di questo piano. La geometria della molecola è ottaedrica. Tutti i legami sono equivalenti e gli angoli di legame sono di novanta gradi.

Questi esempi rivelano che da due a sei gruppi di elettroni che si legano attorno all'atomo centrale, si arriva a cinque forme molecolari di base:lineare, trigonale planare, tetraedrica, trigonale bipiramidale e ottaedrica.