VSEPR Teorisi ve Yalın Çiftlerin Etkisi

Yalnız Elektron Çiftlerinin Molekül Geometrisi Üzerindeki Etkisi

Merkezi bir atomun etrafındaki elektron çifti geometrisinin moleküler yapısıyla aynı şey olmadığına dikkat etmek önemlidir. Moleküler yapı, elektronların değil atomların yerini tanımlar. Tüm elektron çiftlerini içeren geometri, elektron çifti geometrisidir. Elektron çifti geometrileri, elektronların bulunduğu tüm bölgeleri, bağları ve yalın çiftleri tanımlar. Molekül içindeki atomların sadece yerleşimini içeren yapıya moleküler yapı denir. Elektron çifti geometrileri, merkez atomun etrafında yalın elektron çifti olmadığında moleküler yapılarla aynı olacaktır, ancak merkez atomda yalın çiftler olduğunda farklı olacaktır.

Örneğin, doğal gazın ana bileşeni olan metan molekülü CH₄, merkezi karbon atomunun etrafında dört bağ elektron çiftine sahiptir; elektron çifti geometrisi, moleküler yapı gibi dört yüzlüdür. Öte yandan, NH₃ amonyak molekülü ayrıca nitrojen atomuyla ilişkili dört elektron çiftine sahiptir ve bu nedenle bir tetrahedral elektron çifti geometrisine sahiptir. Ancak bu bölgelerden biri, moleküler yapıya dahil olmayan yalın bir çifttir ve bu yalın çift, molekülün şeklini etkiler.

VSEPR Teorisine Dayalı Açı Bozulmaları

İdeal açılardan kaynaklanan küçük bozulmalar, elektron yoğunluğunun çeşitli bölgeleri arasındaki itme farklılıklarından kaynaklanabilir. VSEPR teorisi, bir itme sırası ve farklı türdeki elektron çiftlerinin kapladığı alan miktarının bir düzenini oluşturarak bu bozulmaları tahmin eder. Elektron çifti itmelerinin en büyükten en az itmeye doğru sıralaması şöyledir:

yalın çift-yalın çift > yalın çift-bağ çifti > bağ çifti-bağ çifti

Bu itme sırası, farklı elektron bölgelerinin kapladığı alan miktarını belirler. Yalın bir elektron çifti, üçlü bir bağdaki elektronlardan daha geniş bir alan kaplar; sırayla, üçlü bir bağdaki elektronlar, çift bağdakilerden daha fazla yer kaplar ve bu böyle devam eder. En büyükten en küçüğe doğru boyutların sırası şöyledir:

yakın çift > üçlü bağ > ikili bağ > tek bağ

Amonyak molekülünde, merkezi nitrojene bağlı üç hidrojen atomu, düz, üçgen düzlemsel bir moleküler yapıda değil, tepede nitrojen atomu ve tabanı oluşturan üç hidrojen atomu ile üç boyutlu bir üç boyutlu piramit şeklinde düzenlenmiştir. Üçgen piramitteki ideal bağ açıları, dört yüzlü elektron çifti geometrisine dayanır. Yine, idealden küçük sapmalar vardır çünkü yalnız çiftler, bağ elektronlarından daha geniş alan kaplar. NH₃‘deki H–N–H bağ açıları 109.5°’ten biraz daha küçüktür çünkü yalın çift-bağ çifti itmesi söz konusudur; normal bir tetrahedrondaki açı , bağ çifti-bağ çifti itmesinden daha büyüktür.

VSEPR teorisine göre, terminal atom konumları doğrusal, üç köşeli düzlemsel ve dört yüzlü elektron çifti geometrileri içinde eşdeğerdir. Hangi X’in yalın bir çiftle değiştirildiği önemli değildir çünkü moleküller pozisyonları dönüştürmek için döndürülebilir. Bununla birlikte, trigonal bipiramidal elektron çifti geometrileri için, iki farklı X konumu vardır, bir eksenel konum (iki eksenel konumla bir trigonal bipiramit modelini tutarsak, etrafında modeli döndürebileceğimiz bir eksenimiz olur) ve bir ekvator pozisyonu (üç pozisyon molekülün ortasında bir ekvator oluşturur). Eksenel konum, 90°’lık bağ açıları ile çevrilidir, oysa ekvatoral konum 120° bağ açısı nedeniyle daha fazla kullanılabilir alana sahiptir. Üçgen bipiramidal elektron çifti geometrisinde, yalın çiftler her zaman ekvator konumlarını işgal ederler çünkü bu daha geniş konumlar daha büyük yalın çiftleri daha kolay barındırabilir.

Bir merkez atomunda iki yalın elektron çifti ve dört bağ bölgesi varsa, oktahedral bir elektron çifti geometrimiz olur. İki yalın çift, oktahedronun zıt taraflarında (180° ayrı) olup, yalın çift-yalın çift itmelerini en aza indiren kare düzlemsel bir moleküler yapı verir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6: Molecular Structure and Polarity.