Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR) – это молекулярная модель для предсказания геометрии атомов, составляющих молекулу, где электростатические силы между валентными электронами молекулы минимизированы вокруг центрального атома.

Теория также известна как теория Гиллеспи – Нихольма в честь двух ученых, которые ее разработали). Согласно Гиллеспи, принцип исключения Паули более важен для определения геометрии молекулы, чем эффект электростатического отталкивания.

Согласно теории VSEPR, метан (CH 4 ) представляет собой тетраэдр, потому что водородные связи отталкиваются друг от друга и равномерно распределяются вокруг центрального атома углерода.

Использование VSEPR для предсказания геометрии молекул

Вы не можете использовать молекулярную структуру для предсказания геометрии молекулы, хотя вы можете использовать структуру Льюиса. Это основа теории VSEPR. Пары валентных электронов естественным образом располагаются так, чтобы находиться как можно дальше друг от друга. Это минимизирует их электростатическое отталкивание.

Возьмем, например, BeF 2 . Если вы посмотрите на структуру Льюиса для этой молекулы, вы увидите, что каждый атом фтора окружен парами валентных электронов, за исключением одного электрона, который имеет каждый атом фтора, который связан с центральным атомом бериллия. Валентные электроны фтора оттягиваются как можно дальше друг от друга или на 180 °, придавая этому соединению линейную форму.

Если вы добавите еще один атом фтора, чтобы получить BeF 3 , максимальное расстояние, на которое пары валентных электронов могут удаляться друг от друга, составляет 120 °, что образует тригональную плоскую форму.

Double и тройные связи в теории VSEPR

Геометрия молекул определяется возможными положениями электрона в валентной оболочке, а не количеством присутствующих пар валентных электронов. Чтобы увидеть, как модель работает для молекулы с двойными связями, рассмотрим углекислый газ CO 2 . В то время как углерод имеет четыре пары связывающих электронов, электроны могут быть найдены в этой молекуле только в двух местах (в каждой из двойных связей с кислородом). Отталкивание между электронами меньше всего, когда двойные связи находятся на противоположных сторонах атома углерода. Это формирует линейную молекулу со связующим углом 180 °.

В качестве другого примера рассмотрим карбонат-ион CO 3 2- . Как и в случае с диоксидом углерода, вокруг центрального атома углерода находятся четыре пары валентных электронов. Две пары находятся в одинарных связях с атомами кислорода, а две пары являются частью двойной связи с атомом кислорода. Это означает, что есть три места для электронов. Отталкивание электронов сводится к минимуму, когда атомы кислорода образуют равносторонний треугольник вокруг атома углерода. Следовательно, теория VSEPR предсказывает, что ион карбоната примет тригональную плоскую форму с валентным углом 120 °..

Исключения из теории VSEPR

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки не всегда предсказывает правильную геометрию молекул. Примеры исключений включают:

  • молекулы переходных металлов (например, CrO 3 является тригонально-бипирамидальным, TiCl 4 – тетраэдрические)
  • молекулы с нечетными электронами (CH 3 плоский, а не тригонально-пирамидальный)
  • некоторые молекулы AX 2 E 0 (например, CaF 2 имеет валентный угол 145 °)
  • некоторые молекулы AX 2 E 2 (например, Li 2 O линейный а не изогнутые)
  • некоторые молекулы AX 6 E 1 (например, XeF 6 является октаэдрическим, а не пятиугольным пирамидальным)
  • некоторые молекулы AX 8 E 1

Источник

RJ Гиллеспи (2008), Обзоры координационной химии, т. 252, стр. 1315-1327, «Пятьдесят лет модели VSEPR»

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий