Back to chapter

10.3:

توقع الهندسة الجزيئية

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Predicting Molecular Geometry

Languages

Share

تساعد نظرية VSEPR في تحديد هندسة زوج-الإلكترون والهندسة الجزيئية. يتم استخدام سلسلة من الخطوات للتنبؤ بالهندسة و زوايا روابط الجزيئات،مثل ثلاثي كلوريد الفوسفور. الخطوة الأولى هي رسم بنية لويس للجزيء.بعد ذلك،احسب العدد الإجمالي للمجموعات الإلكترونية على الذرة المركزية. حول الفوسفور،توجد أربع مجموعات إلكترونية،ثلاثة أزواج ربط وزوج وحيد واحد. حدد الآن هندسة زوج الإلكترون.هندسة زوج الإلكترون هي رباعي السطوح. ومع ذلك،بسبب الزوج الوحيد،الهندسة الجزيئية هرمية مثلثية. يقلل الزوج الوحيد زاوية الرابطة،إلى أقل من 109.5 درجة.يستخدم نفس البروتوكول للتنبؤ بهندسة زوج الإلكترون والهيكل الجزيئي للكربون ثنائي الأكسيد. تُظهر بنية لويس لثاني أكسيد الكربون،مجموعةالإلكترونين حول ذرة الكربون حيث كل رابطة ثنائية تحسب كمجموعة إلكترونية واحدة. مجموعة الإلكترونان توجه نفسها،على جانبي ذرة الكربون المركزية،بزاوية ربط 180 درجة.زوج الإلكترون والهندسة الجزيئية متطابقة،لأنه لا توجد أزواج وحيدة على الذرة المركزية،وجزيئات ثاني أكسيد الكربون خطية. بنية لويس لرباعي كلوريد التيلوريوم،لديها خمس مجموعات إلكترونية حول ذرة التيلوريوم:أربعة أزواج مترابطة وزوج وحيد واحد. مجموعات الإلكترون لها هندسة مثلثية ثنائية الهرم.يحتل الزوج الوحيد أحد المواقع الاستوائية،والجزيء على شكل متأرجح. يمكن استخدام هذه الخطوات مرة أخرى لتحديد،هندسة زوج الإلكترون،والبنية الجزيئية من أنيون رباعي كلوريد اليود. تتكون بنية لويس من ست مجموعات إلكترونية حول ذرة اليود،أربعة أزواج مترابطة واثنين زوج وحيد.مجموعات الإلكترون لها ترتيب ثماني السطوح. تبقى أزواج الترابط في مستوى واحد ويتم وضع الأزواج الوحيدة على جانبي هذه المستوى،للتقليل من التنافر. الهندسة الجزيئية مستوية مربعة.

10.3:

توقع الهندسة الجزيئية

نظرية فسيبر لتحديد هندسة زوج الإلكترون

يستخدم الإجراء التالي نظرية فسيبر لتحديد هندسيات أزواج الإلكترون والتراكيب الجزيئية:

  1. اكتب بنية لويس للجزيء أو الأيون متعدد الذرات.
  2. عد عدد مجموعات الإلكترون (الأزواج والسندات المنفردة) حول الذرة المركزية. تعتبر الرابطة المفردة أو المزدوجة أو الثلاثية منطقة واحدة من كثافة الإلكترون.
  3. حدد هندسة زوج الإلكترون بناءً على عدد مجموعات الإلكترون: الخطي، أو ثلاثي الزوايا، أو رباعي السطوح، أو ثلاثي السطوح، أو ثماني السطوح (كما هو موضح في الشكل 1 ، العمود الأول).
  4. استخدم عدد الأزواج المنفردة لتحديد التركيب الجزيئي. إذا كان من الممكن وجود أكثر من ترتيب واحد للأزواج المنفردة والروابط الكيميائية، فاختر الترتيب الذي سيقلل من حالات التنافر، وتذكر أن الأزواج المنفردة تشغل مساحة أكبر من الروابط المتعددة، والتي تشغل مساحة أكبر من الروابط الفردية. في الترتيبات المثلثية ثنائية الهرم ، يتم تقليل التنافر إلى أدنى حد عندما يكون كل زوج وحيد في وضع استوائي. في ترتيب ثماني السطوح مع اثنين من الأزواج المنفردة، يتم تقليل التنافر إلى أدنى حد عندما تكون الأزواج الوحيدة على جانبي الذرة المركزية.

تتطابق الهياكل الجزيئية مع هندسة أزواج الإلكترون في حالة عدم وجود أزواج وحيدة. بالنسبة لعدد معين من أزواج الإلكترون ، يتم تحديد الهياكل الجزيئية لواحد أو أكثر من الأزواج المنفردة بناءً على تعديلات هندسة زوج الإلكترون المقابلة.

توقع الهياكل الجزيئية باستخدام نظرية فسيبر & nbsp؛

توضح الأمثلة التالية استخدام نظرية فسيبر للتنبؤ بالتراكيب الجزيئية.

دعونا نرى كيفية تحديد هندسة زوج الإلكترون والبنية الجزيئية لـ CO2 و BCl3.

نكتب بنية لويس لـ CO2 على النحو التالي:

Image1

يوضح لنا هذا رابطين مزدوجين حول ذرة— الكربون كل رابطة مزدوجة تحسب كمجموعة إلكترون واحدة، ولا توجد أزواج وحيدة في ذرة الكربون. باستخدام نظرية فسيبر، نتوقع أن مجموعتين من الإلكترونات ترتبان أنفسهما على جانبي الذرة المركزية بزاوية رابطة مقدارها 180deg;. هندسة زوج الإلكترون والهيكل الجزيئي متطابقان ، وجزيئاتCO2 خطية.

للتنبؤ بهندسة زوج الإلكترون والبنية الجزيئية لجزيءTeCl4، فإن الخطوة الأولى هي كتابة بنية لويس لـ TeCl4. يشير إلى خمس مجموعات إلكترونية حول ذرة Te: زوج واحد وأربعة أزواج رابطة:

Image2

نتوقع أن تتبنى مجموعات الإلكترون الخمس هذه هندسة مثلثية ثنائية الهرمية ثنائية الإلكترون. لتقليل تنافر الزوج المنفرد ، يحتل الزوج الوحيد أحد المواضع الاستوائية. التركيب الجزيئي  هو عبارة عن أرجوحة.

تم اقتباس هذا النص من Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6: Molecular Structure and Polarity.