Teoria VSEPR i podstawowe kształty

Odpychanie par elektronów powłoki walencyjnej lub teoria VSEPR służy jako narzędzie do przewidywania struktury molekularnej.

Zakłada się, że ujemnie naładowane grupy elektronów, które mogą być elektronami zaangażowanymi w pojedyncze wiązanie, wiązania wielokrotne lub samotne pary, odpychają się nawzajem i starają się pozostać w maksymalnej możliwej odległości od siebie, aby zminimalizować odpychanie.

Wyobraź sobie zestaw połączonych ze sobą balonów. Każdy balon orientuje się od drugiego tak bardzo, jak to możliwe.

Geometria molekularna jest podyktowana układem różnych grup elektronowych wokół centralnego atomu. 

Fluorek berylu ma dwie grupy elektronowe wokół centralnego atomu. Według VSEPR minimalne odpychanie między tymi grupami elektronów osiąga się poprzez maksymalną separację. Zatem kąt wiązania wynosi 180 °, a kształt cząsteczki jest liniowy.

Trifluorek boru ma trzy grupy elektronowe wokół centralnego atomu boru. Odpychanie między tymi grupami można zminimalizować, przyjmując kąt wiązania 120°. Teoria VSEPR przewiduje, że cząsteczka wykazuje trygonalną geometrię płaską.

W przypadku metanu istnieją cztery grupy elektronowe otaczające centralny atom węgla. Najdalej są one, gdy kąt wiązania wynosi 109,5°, a cząsteczka przyjmuje trójwymiarową geometrię czworościenną. 

Jeśli pięć balonów jest związanych ze sobą, maksymalna separacja jest osiągana, gdy trzy balony znajdują się w jednej płaszczyźnie, a pozostałe dwa są umieszczone po obu stronach samolotu.

Pentachlorek fosforu ma pięć grup elektronowych wokół centralnego atomu. Trzy równikowe atomy chloru są oddzielone kątem wiązania 120° i przyjmują trygonalny układ płaski.

Powyżej i poniżej płaszczyzny znajduje się po jednym atomie chloru. Kąt między chlorem równikowym i osiowym wynosi 90°. Cząsteczka ma trygonalną geometrię dwupiramidalną.

W sześciofluorku siarki wokół atomu siarki znajduje się sześć grup elektronowych. Cztery grupy zajmują jedną płaszczyznę. Dwie pozostałe grupy leżą po obu stronach tej płaszczyzny. Geometria cząsteczki jest oktaedryczna. Wszystkie wiązania są równoważne, a kąty wiązania wynoszą 90°.

Przykłady te pokazują, że od dwóch do sześciu wiążących grup elektronów wokół centralnego atomu prowadzi do pięciu podstawowych kształtów molekularnych: liniowego, trygonalnego płaskiego, czworościennego, trygonalnego dwupiramidowego i oktaedrycznego.