I dagens innlegg vil vi diskutere VSEPR-teorien som hjelper oss med å forstå geometri og molekyler. For det første, hva gjør VSEPR stå for? Det er Valence Shell Electron Par Frastøting teori. Legg merke til den uthevede ordet «Frastøting’.

Det er nøkkelordet, og alt du trenger å ta tak i dette konseptet er å holde på den tanke at atomer ønsker å bo så langt fra hverandre som mulig på grunn av frastøting mellom elektroner på dem.

La oss bruke denne modellen eksempler for å illustrere hvordan dette fungerer., Den røde sfæren representerer den sentrale atom, og de blå er koblet til det:

husk at de blå atomer frastøte hverandre, foreslå en optimal geometri for dem. En retning som setter dem så langt unna som mulig med samme vinkel mellom alle.,

I dette tilfellet, legger du dem over på 180o gjør for å oppnå optimal geometri:

Når det er tre atomer rundt den sentrale enheten den optimale vinkelen er 120o:

Hva tror du det er når det er fire atomer som er koblet til sentrum?

Hvis du har aldri hørt om tetrahedral geometri og trodde det var 90o, det er fint, vi alle gjorde når først introdusert til dette emnet., Men tetrahedral geometri er en bedre tilpasning siden vinkelen mellom gruppene er 109.5 o:

Hver av disse geometrier som vi har diskutert, har et navn:

Det kan være mer enn fire atomer, men det er aldri tilfellet for karbon, og det er derfor vi vil ikke komme til dem siden dette innlegget er tailed mot organisk kjemi.

Nå, la oss komme til noen terminologi. I modellen demonstrasjon ovenfor, kan vi si at de blå kulene representerer atomer., Men, i selve molekyler, de kan være atomer eller enslig par av elektroner. For eksempel, i Lewis struktur av vann, kan vi se at den har to atomer og to ensomme par av elektroner.

Dette forutsetter at du allerede vet Lewis strukturer, så hvis du ikke merker av for denne artikkelen.,

I alt, det er fire enheter rundt oksygen i vann:

summen av antall atomer og lone par kalles Steriske Number (SN):

Du har kanskje en annen formel for den steriske nummeret som involverer antall obligasjoner. Imidlertid, hvis du bruker denne formelen, trenger du ikke å bekymre deg om typer av obligasjoner. Enten det er en enkel, dobbel eller trippel bond, det er atomer + enslig par for enhver bond-type.,

legg Merke til at de siste to molekyler har samme steriske antall (4), men et annet antall atomer og lone par. Dette er grunnen til at vi trenger å identifisere Electron og Molekylær Geometrier.

For Elektronet Geometri, behandler vi den atomer og elektroner like. De siste to molekyler i eksemplene ovenfor (CH4 og NH3) er begge tetrahedral.,

SN (C) = 4 atomer + 0 enslig par = 4

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

Dette tilsvarer en tetrahedral electron geometri:

Imidlertid sine molekylære geometrier er forskjellige. For metan (CH4), det er tetrahedral og for ammoniakk (NH3), det er trigonal pyramidal., Lone par på nitrogen er viktig, og hvis det ikke var det, ville vi ha en hypothetic molekyl med en flatskjerm/plan geometri:

Hvorfor ignorerer vi den ensomme par for å navngi den molekylære geometri? En måte å se på det er det faktum at elektroner er så uendelig mye mindre og lettere enn kjerner og når du ser på moderne mikroskoper, vi ser dem ikke.,

Bruk denne tabellen til å finne elektronet og molekylær geometri, for alle kombinasjoner av atomer og lone par:

Neste er en gjennomgang av de eksempler som er vist i tabellen følgende fremgangsmåte:

1. Trekke Lewis-struktur for molekylet.

2. Telle antallet av atomer og lone par av elektroner på den sentrale atom (steriske antall)

3. Ordne dem på den måte som minimerer frastøting (så langt fra hverandre som mulig).

4., Bestemme navnet på elektron og molekylær geometri.

A) BeCl2

1) Her er Lewis-struktur:

2) S. N. (Være) = 2 atomer + 0 enslig par = 2. Dette faller i første kategori i tabellen, og det er en AX2 type.

3) Sette chlorines på 180o

4) Dette er duken for både electron og molekylær geometri siden den har ingen enslig par.

B) BH3

1) Her er Lewis-struktur:

2) Den steriske antall Boron er S. N., (B) = 3 atomer + 0 enslig par = 3. Dette faller i den andre kategorien og AX3 type.

3) borons må være på 120o å minimere frastøting:

4) Denne ordningen kalles en trigonal plan. Alle atomene er på samme plan.

C) CH2NH

1) Lewis-struktur:

2) S. N (N) = 2 atomer + 1 enslig par = 3. Dette faller i den andre kategorien og AX2E type.,

3) atomer og elektroner rundt nitrogen er på om 120o

4), Og dette kalles en bøyd geometri som molekylet ser ut bøyd hvis vi ser bort enslig par:

En ting å peke på her, er det faktum at lone par har sterkere motvilje enn atomer. Derfor forventet vinkler er ikke alltid 100% i overensstemmelse med hva de faktisk er:

Vi vil få til dette når man diskuterer H2O og NH3 igjen.

D) CH4

1) Lewis-struktur:

2) S. N., (C) = 4 atomer + 0 enslig par = 4. Dette er en AX4-type.

3) atomer er på 109.5 o

4) Og er tetrahedral for elektron og molekylær geometri.

E) NH3

1) Lewis-struktur:

2) S. N. (N) = 3 atomer + 1 enslig par = 4, og det er en AX3E skriv inn i tabellen.

3) atomer på lone par forventes å være på 109.,5o, men fordi den avsky fra lone par som er sterkere, vinkelen mellom hydrogens er om 107o:

4) Dette kalles en trigonal pyramidal geometri.

F) H2O

1) Lewis-struktur:

2) S. N. (O) = 2 atomer + 2 som enslig par = 4. Dette er under AX2E2 skriv inn i tabellen.

3) atomer på lone par forventes å være på 109.5 o, men fordi den avsky fra lone par som er sterkere, vinkelen mellom hydrogens er om 104.,5o:

4) Dette kalles en bøyd geometri.

legg Merke til at trekanten i vann og molekyl C (CH2NH) er forskjellige, selv de begge bøyde. Og grunnen er at, husk at vinkelen er definert basert på elektron geometri. Avhengig av dette, vinkelen kan variere.

VSEPR og Geometri av Organiske Molekyler

For mindre molekyler, vi har en sentral atom basert på at vi bestemme den molekylære geometri. Imidlertid, når du arbeider med større organiske molekyler, kan det ikke være riktig å si at dette molekylet er tetrahedral eller trigonal plan, etc.,

For eksempel, det er ingen sentrale atom i dette molekylet:

Og geometri er fastsatt for hvert atom av interesse. La oss gjøre det for de nummererte atomer:

Oksygen 1 er koblet til et atom, og har to ensomme par, noe som gjør det til SN = 3. Dens electron geometri er trigonal plan, men det har en lineær molekylær geometri.

Carbon 2 har tre atomer og ingen enslig par, som er steriske nummer 3., Derfor sin electron og molekylær geometrier er trigonal plane:

Oksygen 3 er koblet til to atomer og har to ensomme par og akkurat som i vann, S. N. (O) = 2 atomer + 2 som enslig par = 4. Derfor, det har en tetrahedral electron geometri og en bøyd molekylær geometri: