i dagens indlæg vil vi diskutere VSEPR teorien, som hjælper os med at forstå molekylernes geometri. For det første, hvad står VSEPR for? Det er Valence Shell elektron par frastødning teori. Bemærk det fremhævede ord ‘frastødning’.

det er nøgleordet, og alt hvad du behøver for at forstå dette koncept er at huske på ideen om, at atomer ønsker at forblive så langt fra hinanden som muligt på grund af afstødningen mellem elektronerne på dem.

lad os bruge denne model eksempler til at illustrere, hvordan det virker., Den røde kugle repræsenterer det centrale atom og de blå er forbundet til det:

Holde for øje, at den blå atomerne frastøder hinanden, foreslå en optimal geometri for dem. En orientering, der sætter dem så langt væk som muligt med den samme vinkel mellem alle.,

I dette tilfælde er, at sætte dem over på 180o giver mulighed for at opnå en optimal geometri:

Når der er tre atomer omkring den centrale enhed, den optimale vinkel på 120o:

Hvad tror du, det er, når der er fire atomer forbundet til centrum?

Hvis du aldrig har hørt om den tetrahedrale geometri og troede, det var 90o, det er fint, det gjorde vi alle, da de først blev introduceret til dette emne., Men tetrahedrale geometri er en bedre tilpasning, da vinklen mellem de grupper, der er 109.5 o:

Hver af disse geometrier, som vi har diskuteret, har et navn:

Der kan være mere end fire atomer, men det er aldrig tilfældet for kulstof, og det er derfor, vi ikke vil komme til dem, da dette indlæg er tailed mod organisk kemi.

lad os nu komme til nogle terminologier. I modeldemonstrationen ovenfor sagde vi, at de blå kugler repræsenterer atomer., I faktiske molekyler kan de imidlertid være atomer eller ensomme par elektroner. For eksempel kan vi i Le .is-strukturen af vand se, at den har to atomer og to ensomme par elektroner.

Dette forudsætter, at du allerede kender Lewis-strukturer, så hvis du ikke markerer denne artikel.,

der I alt er fire enheder omkring ilt i vand:

summen af antallet af atomer og enlige par kaldes Sterisk Nummer (SN):

måske Du har en anden formel for den steriske nummer, som indebærer, at antallet af obligationer. Men hvis du bruger denne formel, behøver du ikke bekymre dig om typerne af obligationer. Uanset om det er en enkelt, dobbelt eller en tredobbelt binding, er det atomer + ensomme par for enhver bindingstype.,

Bemærk, at de to sidste molekyler har det samme steriske antal (4), men et andet antal atomer og ensomme par. Derfor er vi nødt til at identificere elektroner og molekylære geometrier.

for Elektrongeometrien behandler vi atomer og elektroner lige. De sidste to molekyler i eksemplerne ovenfor (CH4 og NH3) er begge tetrahedrale.,

SN (C) = 4-atomer + 0 enlige par = 4

SN (N) = 3 atomer + 1 lone par = 4

Dette svarer til en tetrahedrale electron geometri:

Men deres molekylære geometrier er forskellige. For metan (CH4) er det tetrahedralt og for ammoniak (NH3) er det trigonalt pyramidalt., Det ensomme par på nitrogenet er vigtigt, og hvis det ikke var der, ville vi have et hypotetisk molekyle med en flad/plan geometri:

hvorfor ignorerer vi det ensomme par til navngivning af molekylær geometri? En måde at se på det er det faktum, at elektroner er uendeligt mindre og lettere end kerner, og når vi ser på moderne mikroskoper, ser vi dem ikke.,

Brug denne tabel til at bestemme electron og molekylære geometri, for alle kombinationer af atomer og enlige par:

Næste er en gennemgang af de eksempler, der er vist i tabellen følgende:

1. Tegn Le .is-strukturen for molekylet.

2. Tæl antal atomer og ensomme par elektroner på det centrale atom (sterisk tal)

3. Arranger dem på den måde, der minimerer afstødning (så langt fra hinanden som muligt).

4., Bestem navnet på elektronen og molekylær geometri.

A) BeCl2

1) Her er Lewis struktur:

2) S. N. (Be) = 2 atomer + 0 enlige par = 2. Dette falder i den første kategori i tabellen, og det er en a .2 type.

3) sæt chlorinerne på 180o

4) Dette er liner til både elektron og molekylær geometri, da Be ikke har nogen ensomme par.

B) BH3

1) Her er Lewis struktur:

2) Den steriske antallet af Bor er S. N., (B) = 3 atomer + 0 enlige par = 3. Dette falder i den anden kategori og A .3 type.3) borene skal være på 120o for at minimere afstødningen:

4) Dette arrangement kaldes en trigonal plan. Alle atomer er på samme plan.

C) CH2NH

1) Lewis struktur:

2) S. N (N) = 2 atomer + 1 lone par = 3. Dette falder i den anden kategori og A .2e type.,

3) atomer og elektroner omkring kvælstof er på omkring 120o

4), Og dette kaldes en bøjet geometri som molekyle ser bent, hvis vi ignorerer den enlige par:

En ting at påpege her, er det faktum, at den enlige par er stærkere frastødning end atomer. Derfor er de forventede vinkler ikke altid 100% i overensstemmelse med, hvad de faktisk er:

Vi kommer til dette, når vi diskuterer H2O og NH3 igen.

D) CH4

1) Lewis struktur:

2) S. N., (C) = 4 atomer + 0 enlige par = 4. Dette er en a .4 type.

3) atomer er på 109.5 o

4) Og er tetrahedrale for elektron og molekylære geometri.

E) NH3

1) Lewis struktur:

2) S. N. (N) = 3 atomer + 1 lone par = 4, og det er en AX3E type i tabellen.3) atomerne ved det ensomme par forventes at være ved 109.,5o, men fordi afsky fra lone par er stærkere, vinklen mellem brintatomerne er om 107o:

4), kaldes en trigonal pyramidal geometri.

F) H2O

1) Lewis struktur:

2) S. N. (O) = 2 atomer + 2 enlige par = 4. Dette er under a .2e2 typen i tabellen.3) atomerne ved det ensomme par forventes imidlertid at være på 109.5 o, fordi afsky fra det ensomme par er stærkere, er vinklen mellem hydrogenerne omkring 104.,5o:

4) Dette kaldes en bøjet geometri.

Bemærk, at vinklerne i vand og molekyle C (CH2NH) er forskellige, selv om de begge er bøjede. Og årsagen er, at Husk, at vinklen er defineret ud fra elektrongeometrien. Afhængig af dette kan vinklen variere.

VSEPR og geometri af organiske molekyler

for mindre molekyler har vi et centralt Atom baseret på hvilket vi bestemmer molekylær geometri. Men når man arbejder med større organiske molekyler, kan det ikke være korrekt at sige, at dette molekyle er tetrahedral eller trigonal plan osv.,

for eksempel er der ikke noget centralt atom i dette molekyle:

og geometrien bestemmes for hvert atom af interesse. Lad os gøre det til den nummererede atomer:

Oxygen 1 er tilsluttet et atom og har to enlige par, hvilket gør det til SN = 3. Dens elektrongeometri er trigonal plan, men den har en lineær molekylær geometri.

Carbon 2 har tre atomer og ingen ensomme par, hvilket er sterisk nummer 3., Derfor, dens elektron og molekylær geometrier er trigonal plane:

Oxygen 3 er forbundet til to atomer og har to enlige par, og ligesom i vand, S. N. (O) = 2 atomer + 2 enlige par = 4. Derfor har den en tetrahedral elektrongeometri og en bøjet molekylær geometri: