В химии под электронным доменом понимается количество неподеленных пар или мест связи вокруг конкретного атома в молекуле. Электронные домены также можно назвать электронными группами. Расположение облигации не зависит от того, является ли связь одинарной, двойной или тройной.
Ключевые выводы: электронный домен
- Электронный домен атома – это количество неподеленных пар или мест химической связи, которые его окружают. Он представляет собой количество мест, которые, как ожидается, будут содержать электроны.
- Зная электронный домен каждого атома в молекуле, вы можете предсказать его геометрию. Это происходит потому, что электроны распределяются вокруг атома, чтобы минимизировать отталкивание друг от друга.
- Отталкивание электронов – не единственный фактор, влияющий на геометрию молекулы. Электроны притягиваются к положительно заряженным ядрам. Ядра, в свою очередь, отталкиваются друг от друга.
Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки
Представьте себе связывание двух воздушных шаров вместе на концах. Воздушные шары автоматически отталкиваются друг от друга. Добавьте третий шарик, и то же самое произойдет, так что связанные концы образуют равносторонний треугольник. Добавьте четвертый шарик, и связанные концы переориентируются в тетраэдрическую форму.
То же явление происходит с электронами. Электроны отталкиваются друг от друга, поэтому, когда они помещаются рядом друг с другом, они автоматически организуются в форму, которая сводит к минимуму отталкивание между ними. Это явление описывается как VSEPR, или отталкивание электронных пар валентной оболочки.
Электронный домен используется в теории VSEPR для определения молекулярной геометрии молекулы. По соглашению количество связанных электронных пар указывается заглавной буквой X, количество неподеленных электронных пар – заглавной буквой E, а заглавная буква A обозначает центральный атом молекулы (AX n E m ). При прогнозировании геометрии молекулы имейте в виду, что электроны обычно стараются максимально увеличить расстояние друг от друга, но на них влияют другие силы, такие как близость и размер положительно заряженного ядра.
Например, CO 2 имеет два электронных домена вокруг центрального атома углерода. Каждая двойная связь считается одним электронным доменом.
Связь электронных доменов с формой молекулы
Количество электронных доменов указывает количество мест, где вы можете ожидать найти электроны вокруг центрального атома. Это, в свою очередь, относится к ожидаемой геометрии молекулы. Когда расположение электронных доменов используется для описания вокруг центрального атома молекулы, это можно назвать геометрией электронного домена молекулы. Расположение атомов в пространстве – это геометрия молекулы..
Примеры молекул, геометрия их электронных доменов и геометрия молекул включают:
- AX 2 – Двухэлектронная доменная структура образует линейную молекулу с электронными группами, разнесенными на 180 градусов. Примером молекулы с такой геометрией является CH 2 = C = CH 2 , который имеет два H 2 CC скрепления, образующие угол 180 градусов. Двуокись углерода (CO 2 ) – еще одна линейная молекула, состоящая из двух связей OC, разнесенных на 180 градусов.
- AX 2 E и AX 2 E 2 – Если есть два электронных домена и одна или две неподеленные электронные пары, молекула может иметь изогнутую геометрию. Одинокие электронные пары вносят основной вклад в форму молекулы. Если есть одна неподеленная пара, результатом будет тригональная плоская форма, в то время как две неподеленные пары образуют тетраэдрическую форму.
- AX 3 – Трехэлектронная система доменов описывает тригональную плоскую геометрию молекулы, в которой четыре атома расположены в форме треугольников относительно друг друга. Углы в сумме составляют 360 градусов. Примером молекулы с такой конфигурацией является трифторид бора (BF 3 ), который имеет три связи FB, каждая из которых образует углы в 120 градусов.
Использование электронных доменов для определения молекулярной геометрии
Чтобы предсказать молекулярную геометрию с использованием модели VSEPR:
- Нарисуйте структуру Льюиса иона или молекулы.
- Расположите электронные домены вокруг центрального атома, чтобы минимизировать отталкивание.
- Подсчитайте общее количество электронных доменов.
- Используйте угловое расположение химических связей между атомами, чтобы определить геометрию молекулы. Имейте в виду, что множественные связи (то есть двойные связи, тройные связи) считаются одним электронным доменом. Другими словами, двойная связь – это один домен, а не два.
Источники
Джолли, Уильям Л. «Современная неорганическая химия». Колледж Макгро-Хилл, 1 июня 1984 г.
Петруччи, Ральф Х. “Общая химия: принципы и современные приложения . ” Ф. Джеффри Херринг, Джеффри Д. Мадура и др., 11-е издание, Пирсон, 29 февраля 2016 г.