Przewidywanie geometrii molekularnej

Teoria VSEPR do wyznaczania geometrii par elektronów

Poniższa procedura wykorzystuje teorię VSEPR do określenia geometrii par elektronów i struktur molekularnych:

1. Napisz strukturę Lewisa cząsteczki lub jonu wieloatomowego.
2. Policz liczbę grup elektronowych (samotnych par i wiązań) wokół centralnego atomu. Wiązanie pojedyncze, podwójne lub potrójne liczy się jako jeden obszar gęstości elektronów.
3. Zidentyfikuj geometrię par elektronów na podstawie liczby grup elektronowych: liniowa, trygonalna płaska, czworościenna, trygonalna dwupiramidalna lub ośmiościenna (jak pokazano na rysunku 1, pierwsza kolumna).
4. Użyj liczby samotnych par, aby określić strukturę molekularną. Jeśli możliwy jest więcej niż jeden układ samotnych par i wiązań chemicznych, wybierz ten, który zminimalizuje odpychania, pamiętając, że pojedyncze pary zajmują więcej miejsca niż wiązania wielokrotne, które zajmują więcej miejsca niż wiązania pojedyncze. W trygonalnych układach dwupiramidalnych odpychanie jest zminimalizowane, gdy każda samotna para znajduje się w pozycji równikowej. W układzie ośmiościennym z dwiema samotnymi parami odpychanie jest zminimalizowane, gdy samotne pary znajdują się po przeciwnych stronach centralnego atomu.

Struktury molekularne są identyczne z geometriami par elektronów, gdy nie ma samotnych par. Dla określonej liczby par elektronów struktury molekularne dla jednej lub więcej samotnych par są określane na podstawie modyfikacji odpowiedniej geometrii par elektronów.

Przewidywanie struktur molekularnych za pomocą teorii VSEPR

Poniższe przykłady ilustrują zastosowanie teorii VSEPR do przewidywania struktur molekularnych. 

Zobaczmy, jak określić geometrię par elektronów i strukturę molekularną CO₂ i BCl₃.

Strukturę Lewisa CO₂ zapisujemy jako:

To pokazuje nam dwa podwójne wiązania wokół atomu węgla – każde podwójne wiązanie liczy się jako jedna grupa elektronowa, a na atomie węgla nie ma samotnych par. Korzystając z teorii VSEPR, przewidujemy, że dwie grupy elektronów układają się po przeciwnych stronach centralnego atomu o kącie wiązania 180°. Geometria par elektronów i struktura molekularna są identyczne, a cząsteczki CO₂ są liniowe.

Aby przewidzieć geometrię par elektronów i strukturę molekularną cząsteczki TeCl₄, pierwszym krokiem jest napisanie struktury Lewisa TeCl₄. Wskazuje pięć grup elektronowych wokół atomu Te: jedną samotną parę i cztery pary wiążące:

Spodziewamy się, że te pięć grup elektronowych przyjmie trygonalną dwupiramidalną geometrię par elektronów. Aby zminimalizować odpychanie samotnych par, samotna para zajmuje jedną z pozycji równikowych. Struktura  molekularna jest podobna do huśtawki.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 7.6: Struktura molekularna i polarność.