Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.7: Молекулярні форми - теорія відштовхування електронної пари валентної оболонки (VSEPR)

  • Page ID
    25451
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Структура Льюїса повідомляє про зв'язок між атомами та будь-якою самотньою парою, але вона не вказує точних кутів зв'язків навколо центрального атома або фактичної форми молекули. Звичайний спосіб представлення структури молекули Льюїса показує його як стругальний верстат, наприклад, CH 4, як це означає,clipboard_ee2b18a861c8fdde551b1bfc7bf554b8b.png що молекула повинна бути плоскою, а кути зв'язку H-C-H бути або 90 o або 180 o. Фактична молекула СН 4 непланарна, якclipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png і у всіх кутах зв'язку H-C-H 109.5 o. Наступна теорія допомагає пояснити фактичні форми молекул.

    Теорія відштовхування електронної пари валентної оболонки (VSERP)

    Теорія відштовхування електронної пари валентної оболонки передбачає форму молекули і кути зв'язку, виходячи з того, що електрони валентної оболонки навколо центрального атома в молекулі групуються. Електронні групи відштовхуються один від одного і йдуть якомога далі один від одного.

    Електронні групи

    Одинока пара, єдиний зв'язок, подвійний зв'язок і потрійний зв'язок, кожен з них є однією групою електронів. Це пояснюється тим, що два вибори одинарного зв'язку, чотири електрони подвійного зв'язку, і шість електронів потрійного зв'язку розташовані в області уздовж осі зв'язку, т. Е. Аналогічно, одинока пара розташовується в певному просторі навколо атома. Наприклад, вуглець у метані (clipboard_ee2b18a861c8fdde551b1bfc7bf554b8b.png) має чотири електронні групи, які є чотирма одиночними зв'язками (C-H зв'язками) навколо вуглецю. Вуглець у вуглекислому газу (O = C = O) має дві електронні групи, які є двома подвійними зв'язками навколо вуглецю, а в H-CN має дві електронні групи, які є єдиним зв'язком (зв'язок C-H) та потрійним зв'язком (зв'язок CN).

    Молекулярні форми та кути зв'язку на основі теорії VSEPR

    Одна електронна група

    Одна електронна група між двома атомами завжди є лінійною молекулою. Наприклад, H-H, O = O, NN та H-Clclipboard_e2345797732145448c37be656ebac3eea.png - це лінійні молекули, де водень білий, а хлор зелений у моделі H-Cl.

    Двоелектронні групи

    Двоелектронні групи знаходяться найдалі один від одного в лінійній геометрії з центральним атомом посередині лінії та кутами зв'язку 180 o навколо центрального атома. Приклади включають CO 2clipboard_e587d5d66e4d325417072928a0406c912.png і HCNclipboard_e7b39dd5a7dd5975dde145c02662ccb9a.png, де центральний атом вуглецю сірий, водень білий, азот синій, а кисень червоний.

    Триелектронні групи

    Триелектронні групи знаходяться найдалі один від одного, коли вони знаходяться в кутах трикутника в площинній трикутній геометрії з центральним атомом в середині трикутника і кутами зв'язку 120 o навколо центрального атома. Приклади включають BF 3 clipboard_efe9780eec0332f8b99c252f16dcc378d.pngі H 2 COclipboard_ea2123bca03623bb44d97ee0220ab2e04.png, де бор рожевий, F зелений, вуглець сірий, кисень червоний, а водень білий.

    Якщо одна з доменів електронів є самотньою парою, геометрія електронного домену залишається колишньою, але геометрія атомів в молекулі, тобто геометрія молекул, зігнута. Наприклад,clipboard_e3320bb339e861ee156edb300c9858db0.png має три електронні області і тригональну планарну електронну доменну геометрію, але є одна одинока пара. Отже, геометрія молекули зігнута такclipboard_e43cbf1393c18f7ec92d23e3427795895.png, де сірка жовта, а кисень червоний (одинока пара в не показана).

    Чотири електронні групи

    Чотириелектронні групи знаходяться найдалі один від одного, коли вони знаходяться в кутах тетраедра в чотиригранній геометрії з центральним атомом в центрі тетраедра і кутами зв'язку 109,5 o навколо центрального атома як:. Прикладом може служити метан CH 4clipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png, де вуглець сірий, а водні - білий.

    Якщо одна з електронних доменів є самотньою парою, геометрія електронного домену все ще чотиригранна, але геометрія молекули тригональна пірамідальна, якclipboard_e0bc10705b86d7dd0b7a9d4670ff79b45.png з трьома переферальними атомами в кутах триангела і центральним атомом, піднятим на вершину піраміди. Прикладом може служити аміак (:NH 3)clipboard_e279a05d0785cb1c2a0b2c4c0be750b03.png, де азот синій, а водні - білі.

    Якщо дві електронні домени є одинокими парами, геометрія електронних доменів все ще чотиригранна, але геометрія молекули вигнута. Прикладом може служити вода (clipboard_ebc0895f0b82d0e99a60b6dcb456adce4.pngclipboard_e9fa6fd03d1694bd0b2fdafb424403d31.png), де кисень червоний, а водні - білий.

    У таблиці 1 наведено резюме геометрії електронної області та відповідних молекулярних геометрій.

    Таблиця 1: Поширені молекулярні геометрії навколо центрального атома

    Електронний домен

    Самотня пара

    Геометрія електронного домену

    Геометрія молекули

    Кути скріплення

    Приклади

    1

    0

    Лінійний

    Лінійний

    -

    HClclipboard_e2345797732145448c37be656ebac3eea.png

    2

    0

    Лінійний

    Лінійний

    180 о

    СО 2clipboard_e587d5d66e4d325417072928a0406c912.png

    HCNclipboard_e7b39dd5a7dd5975dde145c02662ccb9a.png

    3

    0

    Трикутна пірамідальна

    Трикутна пірамідальна

    120 г

    Н 2 СОclipboard_ea2123bca03623bb44d97ee0220ab2e04.png

    3

    2

    Трикутна пірамідальна

    Зігнутий

    120 г

    clipboard_e3320bb339e861ee156edb300c9858db0.pngclipboard_e43cbf1393c18f7ec92d23e3427795895.png

    4

    0

    Тетраедричний

    Тетраедричний

    109.5 г

    СН 4 clipboard_e18105a9ef61a135729d8ec123a095273.png

    4

    1

    Тетраедричний

    Трикутна пірамідальна

    109.5 г

    3clipboard_e279a05d0785cb1c2a0b2c4c0be750b03.png

    4

    2

    Тетраедричний

    Зігнутий

    109.5 г

    clipboard_ebc0895f0b82d0e99a60b6dcb456adce4.pngclipboard_e9fa6fd03d1694bd0b2fdafb424403d31.png