i dagens inlägg kommer vi att diskutera VSEPR-teorin som hjälper oss att förstå molekylernas geometri. Först, vad står VSEPR för? Det är valensskal Electron Par Repulsion teori. Lägg märke till det markerade ordet ”Repulsion”.

det är nyckelordet och allt du behöver förstå detta koncept är att tänka på tanken att atomer vill stanna så långt ifrån varandra som möjligt på grund av repulsionen mellan elektronerna på dem.

låt oss använda denna modell exempel för att illustrera hur detta fungerar., Den röda sfären representerar den centrala atomen och de blå är anslutna till den:

Tänk på att de blå atomerna avvisar varandra, föreslår en optimal geometri för dem. En orientering som sätter dem så långt bort som möjligt med samma vinkel mellan alla.,

i det här fallet gör det möjligt att sätta dem över vid 180o för att uppnå optimal geometri:

När det finns tre atomer runt den centrala enheten är den optimala vinkeln 120o:

vad tror du att det är när det finns fyra atomer anslutna till mitten?

om du aldrig har hört talas om tetraedrisk geometri och trodde att det var 90o, det är bra, vi alla gjorde när först introducerades till detta ämne., Den tetraedriska geometrin är dock en bättre inriktning eftersom vinkeln mellan grupperna är 109,5 o:

var och en av dessa geometrier som vi har diskuterat har ett namn:

det kan finnas fler än fyra atomer, men det är aldrig fallet för kolet, och det är därför vi vann inte komma till dem eftersom detta inlägg är tailed mot organisk kemi.

nu, låt oss komma till en viss terminologi. I modelldemonstrationen ovan sa vi att de blå sfärerna representerar atomer., Men i faktiska molekyler kan de vara atomer eller ensamma par elektroner. Till exempel, i Lewis-strukturen av vatten kan vi se att den har två atomer och två ensamma par elektroner.

detta förutsätter att du redan känner till Lewis-strukturerna, så om du inte kontrollerar den här artikeln.,totalt finns det fyra enheter runt syret i vatten:

summan av antalet atomer och lone pairs kallas Steric Number (SN):

Du kan välja mellan fyra enheter.kan ha en annan formel för steric-numret som involverar antalet obligationer. Men om du använder denna formel behöver du inte oroa dig för typerna av obligationer. Oavsett om det är en singel, dubbel eller en trippelbindning, är det atomer + lone par för vilken bondtyp som helst.,

Observera att de två sista molekylerna har samma steriska nummer (4) men ett annat antal atomer och ensamma par. Därför måste vi identifiera elektron-och molekylära geometrier.

För Elektrongeometrin behandlar vi atomerna och elektronerna lika. De två sista molekylerna i exemplen ovan (CH4 och NH3) är båda tetraedriska.,

SN (C) = 4 atomer + 0 lone pairs=4

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

detta motsvarar en tetrahedral elektrongeometri:

deras molekylära geometrier är dock olika. För metan (CH4) är det tetrahedral och för ammoniak (NH3) är det trigonal pyramidal., Det ensamma paret på kväve är viktigt och om det inte var där skulle vi ha en hypotetisk molekyl med en platt/plan geometri:

varför ignorerar vi det ensamma paret för att namnge molekylär geometri? Ett sätt att se på det är det faktum att elektroner är oändligt mindre och lättare än kärnor och när vi tittar på moderna mikroskop ser vi dem inte.,

använd denna tabell för att bestämma elektronen och molekylär geometri, för alla kombinationer av atomer och ensamstående par:

nästa är en genomgång av exemplen som visas i tabellen efter dessa steg:

1. Rita Lewis-strukturen för molekylen.

2. Räkna antal atomer och lone par elektroner på den centrala atomen (steric number)

3. Ordna dem på det sätt som minimerar repulsion (så långt ifrån varandra som möjligt).

4., Bestäm namnet på elektronen och molekylär geometri.

a) BeCl2

1) Här är Lewis struktur:

2) S. N. (Be) = 2 atomer + 0 lone pairs = 2. Detta faller i den första kategorin i tabellen och det är en AX2-typ.

3) Sätt klorinerna vid 180o

4) Detta är liner för både elektron och molekylär geometri eftersom Be inte har några ensamma par.

b) BH3

1) Här är Lewis struktur:

2) Det steriska antalet bor är S. N., (B) = 3 atomer + 0 lone par = 3. Detta faller i den andra kategorin och AX3 typ.

3) borrarna måste vara 120o för att minimera repulsionen:

4) Detta arrangemang kallas en trigonal plan. Alla atomer är på samma plan.

c) CH2NH

1) Lewis struktur:

2) S. n (n) = 2 atomer + 1 ensam par = 3. Detta faller i den andra kategorin och AX2E typ.,

3) atomer och elektroner runt kväve är på ca 120o

4) och detta kallas en böjd geometri som molekylen ser böjd om vi ignorerar de ensamma paren:

en sak att påpeka här är det faktum att de ensamma paren har starkare repulsion än atomer. Därför är de förväntade vinklarna inte alltid 100% överens med vad de faktiskt är:

Vi kommer till detta när vi diskuterar H2o och NH3 igen.

D) CH4

1) Lewis struktur:

2) S. N., (C) = 4 atomer + 0 lone par = 4. Detta är en AX4 typ.

3) atomerna är vid 109,5 o

4) och är tetraedrisk för elektron och molekylär geometri.

E) NH3

1) Lewis struktur:

2) S. N. (N) = 3 atomer + 1 ensam par = 4 och det är en AX3E typ i tabellen.

3) atomerna vid lone-paret förväntas vara 109.,5o, men eftersom revelsionen från lone-paret är starkare, är vinkeln mellan hydrogenerna ca 107o:

4) Detta kallas en trigonal pyramidgeometri.

f) H2O

1) Lewis struktur:

2) S. N. (O) = 2 atomer + 2 lone pairs = 4. Detta är under AX2E2-typen i tabellen.

3) atomerna vid lone-paret förväntas vara vid 109.5 o, men eftersom revulsionen från lone-paret är starkare är vinkeln mellan hydrogenerna cirka 104.,5o:

4) Detta kallas en böjd geometri.

Observera att vinklarna i vatten och molekyl C (CH2NH) är olika även de är båda böjda. Och anledningen är att, kom ihåg, vinkeln definieras baserat på elektrongeometrin. Beroende på detta kan vinkeln variera.

VSEPR och geometri för organiska molekyler

för mindre molekyler har vi en central atom baserad på vilken vi bestämmer molekylär geometri. Men när man arbetar med större organiska molekyler kan det inte vara korrekt att säga att denna molekyl är tetrahedral eller trigonal plan, etc.,

det finns till exempel ingen central atom i denna molekyl:

och geometrin bestäms för varje atom av intresse. Låt oss göra det för de numrerade atomerna:

syre 1 är ansluten till en atom och har två ensamma par som gör det till SN = 3. Dess elektrongeometri är trigonal planar, men den har en linjär molekylär geometri.

Kol 2 har tre atomer och inga ensamma par, vilket är steriskt nummer 3., Därför är dess elektron-och molekylära geometrier trigonal plana:

syre 3 är ansluten till två atomer och har två ensamma par och precis som i vatten, S. N. (O) = 2 atomer + 2 lone pairs = 4. Därför har den en tetrahedral elektrongeometri och en böjd molekylär geometri: