VSEPR-theorie en de basisvormen

Valentieschil-elektronenpaarafstoting of VSEPR-theorie dient als een hulpmiddel om de moleculaire structuur te voorspellen. Het veronderstelt dat de negatief geladen elektronengroepen, die elektronen kunnen zijn die betrokken zijn bij een enkele binding, meerdere bindingen of vrije paren, elkaar afstoten en proberen op de grootst mogelijke afstand van elkaar te blijven om afstotingen te minimaliseren. Stel je een set ballonnen voor die aan elkaar zijn gebonden.

Elke ballon oriënteert zichzelf zoveel mogelijk van de andere af. Moleculaire geometrie wordt bepaald door de rangschikking van verschillende elektronengroepen rond het centrale atoom. Berylliumfluoride heeft twee elektronengroepen rond het centrale atoom.

Volgens VSEPR wordt de minimale afstoting tussen deze elektronengroepen bereikt door een maximale scheiding. De bindingshoek is dus honderdtachtig graden en de moleculaire vorm is lineair. Boortrifluoride heeft drie elektronengroepen rond het centrale booratoom.

De afstoting tussen deze groepen kan worden geminimaliseerd door een bindingshoek van honderdtwintig graden aan te nemen. De VSEPR-theorie voorspelt dat het molecuul trigonale vlakke geometrie vertoont. In het geval van methaan zijn er vier elektronengroepen die het centrale koolstofatoom omringen.

Ze zijn het verst als de bindingshoek honderdnegen komma vijf graden is en het molecuul een driedimensionale tetraëdrische geometrie aanneemt. Als vijf ballonnen aan elkaar zijn vastgebonden, wordt maximale scheiding bereikt wanneer de drie ballonnen zich in één vlak bevinden en de overige twee aan weerszijden van het vlak. Fosforpentachloride heeft vijf elektronengroepen rond het centrale atoom.

De drie equatoriale chlooratomen zijn gescheiden door de bindingshoek van honderdtwintig graden en nemen een trigonale planaire rangschikking aan. Er is elk een chlooratoom boven en onder het vlak. De hoek tussen de equatoriale en axiale chloor is negentig graden.

Het molecuul heeft trigonale bipiramidale geometrie. In zwavelhexafluoride zijn er zes elektronengroepen rond het zwavelatoom. De vier groepen bezetten één vlak.

De twee andere groepen liggen aan weerszijden van dit vlak. De geometrie van het molecuul is octaëdrisch. Alle bindingen zijn equivalent en bindingshoeken zijn negentig graden.

Deze voorbeelden laten zien dat twee tot zes bindende elektronengroepen rond het centrale atoom leiden tot vijf moleculaire basisvormen:lineair, trigonaal vlak, tetraëdrisch, trigonaal bipiramidaal en octaëdrisch.