10.1:

Teoria VSEPR i podstawowe kształty

JoVE Core
Chemia
Aby wyświetlić tę treść, wymagana jest subskrypcja JoVE.  Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
JoVE Core Chemia
VSEPR Theory and the Basic Shapes
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

65,246 Views

02:52 min
September 03, 2020

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 CO2 . 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°.

Image1

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 Image2 Image3 Image4 Image5 Image6

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.