10.3
Previsione della geometria molecolare
Teoria VSEPR per la determinazione delle geometrie delle coppie di elettroni
La seguente procedura utilizza la teoria VSEPR per determinare le geometr…
La teoria VSEPR aiuta a determinare le geometrie di coppie di elettroni e le geometrie molecolari. Una serie di passaggi viene utilizzata per prevedere la geometria e gli angoli di legame delle molecole, come il tricloruro di fosforo. Come primo passo, si disegni la struttura di Lewis della molecola.
Quindi, si conti il numero totale di gruppi di elettroni sull'atomo centrale. Intorno al fosforo, ci sono quattro gruppi di elettroni, tre coppie di legame e una coppia solitaria. Ora si determini la geometria della coppia di elettroni.
La geometria della coppia di elettroni è tetraedrica. Tuttavia, per via della coppia solitaria, la geometria molecolare è piramidale trigonale. La coppia solitaria riduce l'angolo di legame a meno di 109, 5 gradi.
Lo stesso protocollo viene utilizzato per prevedere la geometria della coppia di elettroni e la struttura molecolare per l'anidride carbonica. La struttura di Lewis dell'anidride carbonica mostra i gruppi di due elettroni attorno all'atomo di carbonio, poiché ogni doppio legame conta come un gruppo di elettroni. I gruppi a due elettroni si orientano sui lati opposti dell'atomo di carbonio centrale con un angolo di legame di 180 gradi.
La coppia di elettroni e le geometrie molecolari sono identiche perché non ci sono coppie solitarie sull'atomo centrale e le molecole di anidride carbonica sono lineari. La struttura di Lewis del tellurio tetracloruro ha cinque gruppi di elettroni attorno all'atomo di tellurio:quattro coppie di legame e una coppia solitaria. I gruppi di elettroni hanno una geometria bipiramidale trigonale.
La coppia solitaria occupa una delle posizioni equatoriali e la molecola è a forma di altalena. Questi passaggi possono essere nuovamente utilizzati per determinare la geometria della coppia di elettroni e la struttura molecolare dell'anione tetracloruro di iodio. La struttura di Lewis ha sei gruppi di elettroni attorno all'atomo di iodio, quattro coppie di legame e due coppie solitarie.
I gruppi di elettroni hanno una disposizione ottaedrica. Le coppie di legame rimangono su un piano e le coppie solitarie sono posizionate su entrambi i lati di questo piano, riducendo al minimo la repulsione. La geometria molecolare è quadrata planare.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
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.