Molekulių formos ir VSEPR modelis

Skaičiuokite sritis, o ne ryšių linijas

Valentinio sluoksnio elektronų porų atostūmio modelis (VSEPR) apibūdina elektronų tankio sričių išsidėstymą aplink centrinį atomą. Ryšys su kitu atomu laikomas viena sritimi, nesvarbu, ar Luiso struktūroje jis yra viengubasis, dvigubasis, ar trigubasis. Centrinio atomo nesidalijamoji elektronų pora taip pat laikoma viena sritimi. Pradėkite nuo patikrintos elektronų apskaitos Luiso struktūroje ir tinkamo centrinio atomo aprašymo.

Įvadiniame CO₂ struktūros apraše centrinis anglies atomas turi dvi ryšio sritis ir neturi nesidalijamųjų elektronų porų. Vandens molekulėje centrinis deguonies atomas turi dvi ryšio sritis ir dvi nesidalijamąsias elektronų poras, taigi iš viso yra keturios sritys. Skaičiuojant tik prisijungusius atomus, būtų praleistos dvi vandens molekulės sritys; dvigubąjį ryšį skaičiuojant du kartus, būtų gautas neteisingas CO₂ sričių skaičius.

Du geometrijos pavadinimai – skirtingi klausimai

Elektronų tankio sričių geometrija apibūdina sričių išsidėstymą, įskaitant nesidalijamąsias elektronų poras. Molekulės geometrija apibūdina atomų branduolių padėtis, todėl nesidalijamosios elektronų poros nelaikomos papildomais atomais. Kai yra keturios sritys, idealusis jų išsidėstymas yra tetraedrinis. Dėl dviejų prisijungusių vandenilio atomų vandens molekulės forma yra kampinė.

Metano molekulėje yra keturios ryšio sritys, o centrinis atomas neturi nesidalijamųjų elektronų porų, todėl abiem atvejais geometrija yra tetraedrinė. Amoniako molekulėje yra trys ryšio sritys ir viena centrinio atomo nesidalijamoji elektronų pora: elektronų tankio sričių geometrija yra tetraedrinė, o molekulės geometrija – trikampės piramidės. Šį skirtumą lemia tai, kas įtraukiama į aprašymą, o ne pavadinimų prieštaravimas.

Plokščiam vaizdavimui reikia sutartinių žymėjimų

Tetraedrinis ir trigoninės piramidės išsidėstymas yra trimatis. Plokščias sąrašas ar formulė savaime jo neparodo. Perspektyviniame brėžinyje pilnaviduris pleištas paprastai žymi į žiūrovą nukreiptą ryšį, o brūkšniuotas pleištas – nuo žiūrovo nukreiptą ryšį; įprastos linijos žymi plokštumoje nubrėžtus ryšius. Brėžinyje šie žymėjimo susitarimai turėtų būti nurodyti arba nuosekliai taikomi.

Elektronų tankio sričių lentelėje galima palyginti geometrijos pavadinimus, nelaikant jos masteliniu modeliu. Kampinės vandens molekulės brėžinys poliškumo pamokoje vaizduoja kampą tarp dviejų ryšių pasirinktoje projekcijoje. Atomų padėtys ir dydžiai jame yra scheminiai – tai nėra nei nuotrauka, nei išsamus orbitalių pasiskirstymo vaizdas.

Skirkite idealų kampą nuo tikrosios vertės

Idealus tetraedrinis kampas yra apie 109.5°. Įprastuose įvadiniuose molekulių palyginimuose amoniako kampas nurodomas apie 107°, o vandens – apie 104.5°. Tai apytikslės vertės nurodytuose molekulių pavyzdžiuose, o ne universalūs tikslūs kampai, tinkantys bet kokiai aplinkai, fazei ar modifikuotai molekulei. Laisvųjų elektronų porų ir ryšius sudarančių elektronų sąveikos padeda kokybiškai paaiškinti nukrypimus nuo idealaus elektronų tankio sričių išsidėstymo.

VSEPR modelis naudingas prognozuojant daugelio mažų pagrindinių grupių elementų molekulių formą, tačiau jis nėra nei tikslių kampų skaitinių verčių skaičiavimo priemonė, nei išsamus pereinamųjų metalų koordinacijos aprašas. Skirtingoms elektronų tankio sritims ir elektroninėms sandaroms reikia išsamesnių modelių. Kartu atsižvelkite į sričių skaičių, geometrijų skirtumą ir modelio taikymo ribas.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Kiek VSEPR elektronų tankio sričių sudaro vienas centrinio atomo dvigubasis ryšys?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Viena.

   Šiame įvadiniame elektronų sričių modelyje vientisa ryšio sritis skaičiuojama kaip viena sritis.

2. Kokia yra amoniako molekulės geometrija, kai yra trys ryšiai ir viena laisvoji elektronų pora centriniame atome?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Trikampės piramidės formos.

   Keturių elektronų sričių geometrija yra tetraedrinė, tačiau molekulės forma apima tik prisijungusius atomus.

3. Ar centriniame atome esanti laisvoji elektronų pora laikoma papildomu atomu nustatant molekulės formą?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Tai elektronų sritis, o ne branduolys.

4. Ar VSEPR tiksliai apskaičiuoja kiekvieną ryšio kampą pagal elektronų sričių skaičių?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Tai kokybinis formos modelis; tikriesiems kampams nustatyti ir specifinėms sistemoms aprašyti reikia daugiau informacijos.

Ką verta įsidėmėti

• Kartotinį ryšį skaičiuokite kaip vieną elektronų sritį.
• Nustatydami elektronų sričių geometriją, įtraukite ir laisvąsias elektronų poras.
• Molekulės forma apibūdina atomų branduolių padėtis.
• Nurodykite projekcijų vaizdavimo susitarimus ir idealių arba apytikslių kampų taikymo ribas.