6.9: VSEPR і полярність

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

ВСЕПР

Точкові структури Льюїса - чудовий інструмент для візуалізації того, як електрони можуть бути розташовані в молекулах. Далі малювання резонансних структур і визначення формального заряду може допомогти нам визначити, які структури найбільш стійкі. Однак жоден з цих інструментів не дає великого розуміння фізичної конфігурації молекули в 3D-просторі. Для цього звернемося до V alence S hell E electron P повітря R теорії відштовхування, або VSEPR.

Після того, як ми намалюємо життєздатну структуру Льюїса, ми можемо використовувати наступну діаграму для перекладу 2D-представлення в 3D-геометрію:

Знімок екрана 2022-09-06 в 11.17.35 PM.png

Діаграма люб'язно надано Boundless.com. Ліцензія: CC BY-SA. Цей вміст виключається з нашої ліцензії Creative Commons. Для отримання додаткової інформації див. https://ocw.mit.edu/fairuse.

Приклад: Намалюйте точкові діаграми Льюїса та визначте 3D геометрію VSEPR наступних молекул:

$\mathrm{CH}_4, \mathrm{NH}_3, \mathrm{H}_2 \mathrm{O}, \mathrm{SO}_3, \mathrm{SO}_2, \mathrm{CO}_2$

Відповідь

	Електрони навколо центрального атома	опис ВЕСПР
$\mathrm{CH}_4$	- 4 групи електронів в зв'язках - 0 одиноких пар	чотиригранний
$\mathrm{NH}_3$	-3 групи електронів в зв'язках -1 самотня пара	трикутна пірамідальна
$\mathrm{H}_2\mathrm{O}$	- 4 групи електронів в зв'язках - 0 одиноких пар	зігнутий
$\mathrm{SO}_3$	- 4 групи електронів в зв'язках - 0 одиноких пар	тригональний площинний
$\mathrm{SO}_2$	- 4 групи електронів в зв'язках - 0 одиноких пар	зігнутий
$\mathrm{CO}_2$	- 4 групи електронів - 0 одиноких пар	лінійний

полярність

Різниця в електронегативності по молекулі може генерувати електричні дипольні моменти. Дипольні моменти - це векторні величини, і за умовністю вказують від більш позитивної області заряду до більш негативної області. Якщо окремі диполі всередині молекули скасовуються, немає чистого диполя.

Приклад: $\mathrm{CO}_2$ Визначте $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ , чи є чистий дипольний момент.

Відповідь

Знімок екрана 2022-09-06 в 11.29.27 PM.png

У $\mathrm{CO}_2$ , два електронні диполі прямо протилежні і скасовують один одного, тому немає диполя. Вуглекислий газ не є полярною молекулою.

Знімок екрана 2022-09-06 в 11.30.36 PM.png

В $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$ , електронні диполі не повністю скасовуються, тому є чистий дипольний момент. Вода - полярна молекула!