10.1

Teoria VSEPR i podstawowe kształty

63.1K views02:52 min

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.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przegląd teorii VSEPR

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

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

Zastosowanie teorii VSEPR

Teorię VSEPR można wykorzystać do przewidywania struktury cząsteczek. Przewidujmy na przykład strukturę gazowej cząsteczki CO2. Struktura Lewisa CO2 (rysunek 1) pokazuje tylko dwie grupy elektronowe wokół centralnego atomu węgla. Dzięki dwóm grupom wiążącym i braku samotnych par elektronów na atomie centralnym wiązania są jak najbardziej od siebie oddalone, a odpychanie elektrostatyczne między obszarami o dużej gęstości elektronów jest zredukowane do minimum, gdy znajdują się one po przeciwnych stronach atomu centralnego. Kąt wiązania wynosi 180°.

Poniższa tabela ilustruje geometrię par elektronów, która minimalizuje odpychanie między obszarami o dużej gęstości elektronów (wiązania i/lub wolne pary). Dwa obszary gęstości elektronowej wokół centralnego atomu w cząsteczce tworzą geometrię liniową; trzy obszary tworzą trygonalną płaską geometrię; cztery regiony tworzą geometrię czworościenną; pięć regionów tworzy trygonalną geometrię bipiramidalną, a sześć regionów tworzy geometrię oktaedryczną.

	BeF₂	BF₃	CH₄	PCl₅	SF₆
Liczba regionów elektronowych	2	3	4	5	6
Geometria obszaru elektronowego	Liniowa; Kąt 180°	Płaski trygonalny; wszystkie kąty 120°	czworościenny; wszystkie kąty 109,5°	Trójkątna dwupiramida, kąty 90° lub 120°.	ośmiościenny; wszystkie kąty 90° lub 180°
Układ przestrzenny

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

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Explore More Videos

Molecular Structure

Electron Groups

Maximum Separation

Molecular Geometry

Beryllium Fluoride

Boron Trifluoride

Trigonal Planar Geometry

Tetrahedral Geometry

Phosphorus Pentachloride