Teoria VSEPR

Teoria odpychania par elektronów powłoki walencyjnej (VSEPR) zakłada, że grupy elektronów zaangażowane w wiązania pojedyncze, wiązania wielokrotne lub samotne pary odpychają się nawzajem i starają się pozostać w maksymalnej możliwej odległości od siebie.

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

Istnieje pięć podstawowych kształtów molekularnych: liniowy dla dwóch wiążących grup elektronowych, trygonalny płaski dla trzech, czworościenny dla czterech, trygonalny dwupiramidowy dla pięciu i ośmiościenny dla sześciu.

Przewidując geometrię molekularną, pamiętaj, że odpychanie samotnej pary – samotnej pary jest większe niż odpychanie samotnej pary – pary wiążącej i pary wiążącej – pary wiążącej.

Weźmy pod uwagę struktury Lewisa metanu, amoniaku i wody. W każdym z nich centralny atom otoczony jest czterema grupami elektronowymi.

W metanie cztery wiążące pary elektronów są ułożone czworościennie z idealnym kątem H-C-H wynoszącym 109,5°.

W amoniaku atom azotu ma trzy pary wiążące i jedną samotną parę.

Samotna para elektronów zajmuje większą przestrzeń niż pary wiążące. Dzieje się tak, ponieważ samotna para jest związana tylko z jednym jądrem, podczas gdy wiążąca grupa elektronowa jest wspólna dla dwóch jąder.

Kąty wiązań H-N-H są mniejsze niż oczekiwany kąt czworościenny wynoszący 109,5°, jak obserwowano w metanie. To ściskanie kąta wiązania przypisuje się sile odpychającej wywieranej przez samotną parę na sąsiednie wiążące grupy elektronów.

Układ par elektronów nazywa się geometrią par elektronów. Geometria molekularna opisuje układ atomów i różni się od geometrii par elektronów. Geometria par elektronów dla amoniaku jest czworościenna, podczas gdy kształt cząsteczki jest trygonalny piramidalny.

Cząsteczka wody ma również cztery grupy elektronowe wokół centralnego atomu. Geometria par elektronów jest również czworościenna z dwiema wiążącymi grupami elektronów i dwiema samotnymi parami.

Większe odpychanie wywierane przez dwie samotne pary dodatkowo ściska kąt wiązania H-O-H w cząsteczkach wody. Jest znacznie mniejszy niż idealny kąt wiązania czworościennego, a geometria molekularna jest wygięta.