10.3: Прогнозирование молекулярной геометрии

Теория VSEPR для определения геометрии электронной пары

Следующая процедура использует теорию VSEPR для определения геометрий электронной пары и молекулярных структур:

1. Напишите структуру Льюиса молекулы или полиатомного иона.
2. Подсчитайте количество электронных групп (одиночных пар и связей) вокруг центрального атома. Одиночная, двойная или тройная связь считается одной областью электронной плотности.
3. Определите геометрию пары электронов на основе количества групп электронов: Линейной, тригональной планарной, тетраэдрической, тригональной бипирамидальной или октаэдральной (как показано на рисунке 1, первый столбец).
4. Для определения молекулярной структуры используйте количество одиночных пар. Если возможно более одного расположения одиночных пар и химических связей, выберите тот, который минимизирует перепучки, учитывая, что одинокие пары занимают больше пространства, чем несколько связей, которые занимают больше пространства, чем одиночные связи. В тригональных бипирамидальных аранжициях отталкивание минимизируется, когда каждая одинокая пара находится в экваториальном положении. В октаэдрической расстановке с двумя одинокими парами отвращение минимизируется, когда одинокие пары находятся на противоположных сторонах центрального атома.

При отсутствии одиночных пар молекулярные структуры идентичны геометриям пар электронов. Для определенного количества электронных пар молекулярные структуры для одной или нескольких одиночных пар определяются на основе изменений соответствующей геометрии электронной пары.

Прогнозирование молекулярных структур с помощью теории VSEPR  

Следующие примеры иллюстрируют использование теории VSEPR для прогнозирования молекулярных структур.  

Давайте посмотрим, как определить геометрию электронной пары и молекулярную структуру CO₂ и BCl₃.

Мы пишем структуру Льюиса по CO₂ как:

Это показывает нам две двойные связи вокруг атома углерода: Каждая двойная связь считается одной электронной группой, а на атоме углерода нет одиночных пар. Используя теорию VSEPR, мы прогнозируем, что две группы электронов устроены на противоположных сторонах центрального атома с углом связи 180°. Геометрия электронной пары и молекулярная структура идентичны, а молекулы CO2 линейны.

Для прогнозирования геометрии электронной пары и молекулярной структуры молекулы TeCl₄ первым шагом является написание структуры Льюиса TeCl₄. Он показывает пять электронных групп вокруг атома TE: Одну одиноку и четыре связующие пары:

Мы ожидаем, что эти пять электронных групп примут тригональную бипирамидальную геометрию электронной пары. Чтобы свести к минимуму отталкивания одиночной пары, одинокая пара занимает одно из экваториальных положений. Молекулярная структура – это структура морского шоу.

Этот текст был адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 7.6: Молекулярная структура и полярность.