Teoria VSEPR i podstawowe kształty

Przegląd teorii VSEPR

Teoria odpychania par elektronów powłoki walencyjnej (teoria VSEPR) pozwala nam przewidzieć strukturę molekularną, w tym przybliżone kąty wiązań wokół centralnego atomu, cząsteczki na podstawie badania liczby wiązań i samotnych par elektronów w jej strukturze Lewisa. Model VSEPR zakłada, że pary elektronów w powłoce walencyjnej centralnego atomu przyjmą układ, który minimalizuje odpychania między tymi parami elektronów poprzez maksymalizację odległości między nimi. Elektrony w powłoce walencyjnej atomu centralnego tworzą albo wiążące pary elektronów, znajdujące się głównie między związanymi atomami, albo pojedyncze pary. Odpychanie elektrostatyczne tych elektronów zmniejsza się, gdy różne obszary o wysokiej gęstości elektronowej przyjmują pozycje jak najdalej od siebie.

Teoria VSEPR przewiduje układ par elektronów wokół każdego centralnego atomu i zwykle prawidłowy układ atomów w cząsteczce. Powinniśmy jednak rozumieć, że teoria ta uwzględnia tylko odpychanie par elektronów. Inne interakcje, takie jak odpychanie jądrowo-jądrowe i przyciąganie jądrowo-elektronowe, są również zaangażowane w ostateczny układ, jaki atomy przyjmują w określonej strukturze molekularnej.

Zastosowanie teorii VSEPR

Teoria VSEPR może być wykorzystana do przewidywania struktury cząsteczek. Na przykład przewidujmy strukturę gazowej cząsteczki CO_{2 .} Struktura Lewisa CO₂ (rysunek 1) pokazuje tylko dwie grupy elektronowe wokół centralnego atomu węgla. Przy dwóch grupach wiążących i braku samotnych par elektronów na centralnym atomie, wiązania są tak daleko od siebie, jak to możliwe, a odpychanie elektrostatyczne między tymi obszarami o dużej gęstości elektronów jest zredukowane do minimum, gdy znajdują się one po przeciwnych stronach centralnego atomu. Kąt wiązania wynosi 180°.

Poniższa tabela ilustruje geometrie par elektronów, które minimalizują odpychania między obszarami o dużej gęstości elektronów (wiązania i/lub samotne pary). Dwa obszary gęstości elektronów wokół centralnego atomu w cząsteczce tworzą geometrię liniową; Trzy obszary tworzą trygonalną geometrię płaską; Cztery obszary tworzą geometrię czworościenną; Pięć regionów tworzy trygonalną geometrię dwupiramidalną, a sześć regionów tworzy geometrię oktaedryczną.

	BeF2	BF3	CH4	PCl5	SF6
Liczba obszarów elektronowych	2	3	4	5	6
Geometria obszaru elektronów	Liniowy; kąt 180°	Trygonal płaski; wszystkie kąty 120°	Czworościan; wszystkie kąty 109,5°	Trygonalny dwupiramidowy, kąty 90° lub 120°.	Oktaedryczny; wszystkie kąty 90° lub 180°.
Układ przestrzenny

Tabela 1. Podstawowe geometrie par elektronów przewidywane przez teorię VSEPR maksymalizują przestrzeń wokół dowolnego obszaru gęstości elektronów (wiązań lub samotnych par).

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6: Molecular Structure and Polarity.