Geometrien af kovalente molekyler afhænger af antallet og arrangementet af elektronpar på grund af den elektrostatiske frastødning mellem bindingsparret og det ensomme elektronpar.
For at forklare geometrien eller formen af kovalente molekyler , fremsatte Gillespie og Nyholn en ny teori, som er kendt som valensskal-elektronpar-repulsionsteorien eller kort fortalt VSEPR-teorien.
VSEPR-teoriens postulater for kovalente molekyler
Der er fem hovedpostulater i denne teori, som kan sammenfattes som følger.
Postulat: I. Formen af et kovalent molekyle bestemmes af afstødningen mellem alle de elektronpar, der er til stede i det centrale atomets valensskal .
Hvis der kun er bindingselektronpar til stede på det centrale atom, vil det kovalente molekyle have en regelmæssig geometri .
Sådan er geometrien for et molekyle af AB 2-typen med to bindingspar ,
lineær.
Sådan er molekyler med tre bindingspar, fire bindingspar, fem bindingspar og seks bindingspar , geometrien af de pågældende molekyler er henholdsvis trigonal , tetraedrisk , trigonal bipyramidal og oktaedrisk .
For eksempel BCl3 ( trigonal ) , CH4 ( tetraedrisk ), PCl5 ( trigonal bipyramidal ) og SF6 ( oktaedrisk ) osv.
Postulat: II. Når både bindingsparret( b.p ) og loneparret ( l.p ) er til stede på det centrale metalatom, vil molekylerne have en forvrænget geometri.
Da loneparret optager mere plads på det centrale atom end et bindingspar, og loneparret tiltrækkes af én kerne, mens bindingsparret tiltrækkes af to kerner .
Dermed er l.p-l.p-repulsionen større end l.p – b.p-repulsionen, og l.p – b.p-repulsionen er større end b.p -b.p-repulsionen .
Det vil sige , l.p – l.p repulsion > l.p – b.p repulsion > b.p -b.p repulsion .
Til eksempel indeholder ammoniakmolekylet et enkelt elektronpar og tre bindingspar af elektroner . Geometrien af ammoniakmolekylet er forvrænget tetraedrisk med sp3-hybridisering .
Det vil sige, at det har pyramidal struktur .H -N -H bindingsvinklen er 107o28′ i stedet for 109o28′ .
Sådan indeholder H2O-molekylet to bindingspar og to ensomme elektronpar .Vandmolekylets geometri er derfor en forvrænget tetraedrisk eller V-formet geometri med sp3-hybridisering .
H -O -H-bindingsvinklen i vandmolekylet er 104o27′ i stedet for 109o28′ .
Postulat: III .Størrelsen af frastødning mellem bindingspar afhænger af forskellen i elektronegativitet mellem det centrale atom (A ) og det andet bundet atom ( B ).
Det vil sige, at B – A – B bindingsvinklen falder med stigende elektronegativitet af ‘B’ . Efterhånden som B’s elektronegativitet stiger .
Bindingsparret bevæger sig væk fra det centrale atom, og frastødningen mellem bindingsparrene falder. Så bindingsvinklen falder .
For eksempel er rækkefølgen af bindingsvinklen for PI3 , PBr3 og PCl3 PI3 > PBr3 > PCl3.
Postulat: IV. Tredobbeltbinding tager mere plads end dobbeltbinding . På samme måde tager dobbeltbindinger mere plads end enkeltbindinger.
Så dobbeltbindinger forårsager mere frastødning end enkeltbindinger og tripelbindinger forårsager mere frastødning end dobbeltbindinger .
For eksempel F – C – F og F – C – O bindingsvinkel i kulsyredifluorid ( COF2 ) .
Postulat: V. Bindingsvinklen sammentrækning af ufuldstændig valensskal er større end komplet valensskal på grund af l.p-l.p eller l.p – b.p repulsion.
For eksempel, i tilfælde af ammoniak er H -N -H bindingsvinklen 107o28′ i stedet for 109o28′ . Men i tilfælde af fosfin bliver H – P -H bindingsvinklen 94o i stedet for 109o28′.
Begrænsninger i VSEPR-teorien.
Som andre teorier, har VSEPR-teorien også nogle ulemper. De to vigtigste begrænsninger i VSEPR-teorien er beskrevet nedenfor.
( I ). VSEPR-teorien kan ikke forklare isoelektroniske arter. Isoelektroniske arter er grundstoffer, ioner og molekyler, der deler det samme antal elektroner.
Ifølge VSEPR-teorien afhænger molekylets form af antallet af bindingspar og det centrale atoms enlige elektronpar.
Men isoelektroniske arter kan afvige i geometri , på trods af at de har det samme antal valenselektroner.
( II ). VSEPR-teorien forklarer ikke geometrien af overgangsmetalforbindelser. Denne teori er heller ikke i stand til at gætte strukturen af visse forbindelser.
Dette skyldes, at den ikke tager hensyn til associerede størrelser af substituenternes og de inaktive ensomme pars associerede størrelser.
Summarum :
VSEPR-teori og formen af kovalente molekyler
VSEPR-teori postulerer for kovalente molekyler
Begrænsninger i VSEPR-teorien.
