Kovalenttisten molekyylien geometria riippuu elektroniparien määrästä ja sijoittelusta ,johtuen sidosparin ja yksinäisen elektroniparin välisestä sähköstaattisesta hylkimisestä.
Kovalenttisten molekyylien geometrian tai muodon selittämiseksi Gillespie ja Nyholn esittivät uuden teorian, joka tunnetaan nimellä valenssikuoren elektroniparin repulsioteoria tai lyhyesti VSEPR-teoria.
VSEPR-teorian postulaatit kovalenttisille molekyyleille
Tässä teoriassa on viisi pääpostulaattia, jotka voidaan tiivistää seuraavasti .
Postulaatti: I. Kovalenttisen molekyylin muoto määräytyy kaikkien keskeisen atomin valenssikuoressa olevien elektroniparien välisestä vastuksesta .
Jos keskeisellä atomilla on vain sidoselektronipareja, kovalenttisella molekyylillä on säännöllinen geometria .
Tällöin AB 2 -tyyppiselle molekyylille, jossa on kaksi sidosparia ,
geometria on lineaarinen .
Vastaavasti molekyyleillä, joissa on kolme sidosparia , neljä sidosparia , viisi sidosparia ja kuusi sidosparia , kyseisten molekyylien geometria on vastaavasti trigonaalinen , tetraedrinen , trigonaalinen kaksoispyramidaali ja oktaedrinen .
Esimerkkeinä BCl3 ( trigonaalinen ) , CH4 ( tetraedrinen ), PCl5 ( trigonaalinen kaksoispyramidi ) ja SF6 ( oktaedrinen ) jne.
Postulaatti: II. Kun sekä sidospari ( b.p ) että yksinäinen pari ( l.p ) ovat läsnä keskeisellä metalliatomilla, molekyyleillä on vääristynyt geometria.
Koska yksinäinen pari vie enemmän tilaa keskeisellä atomilla kuin sidospari ja yksinäinen pari vetää puoleensa yhtä ydintä, kun taas sidospari vetää puoleensa kahta ydintä .
Siten , l.p-l.p repulsio on suurempi kuin l.p – b.p repulsio ja l.p – b.p repulsio on suurempi kuin b.p -b.p repulsio .
Tämä on , l .p-l.p repulsion > l.p – b.p repulsion > b.p -b.p repulsion .
Esimerkiksi , ammoniakkimolekyyli sisältää yhden yksinäisen elektroniparin ja kolme sidoselektroniparia . Ammoniakkimolekyylin geometria on vääristynyt tetraedri, jossa on sp3-hybridisaatio .
Se on siis pyramidirakenteinen .H -N -H sidoskulma on 107o28′ 109o28′:n sijasta .
H2O-molekyyli sisältää vastaavasti kaksi sidosparia ja kaksi yksinäistä elektroniparia .Näin ollen vesimolekyylin geometria on vääristynyt tetraedrin tai V:n muotoinen geometria, jossa on sp3-hybridisaatio .
Vesimolekyylin H -O -H-sidoskulma on 104o27′ 109o28′:n sijaan .
Postulaatti: III .sidosparien välisen hylkimisen suuruus riippuu elektronegatiivisuuserosta keskusatomin (A) ja muiden sidoksissa olevien atomien ( B ) välillä.
Tämä tarkoittaa, että B – A – B sidoskulma pienenee B:n elektronegatiivisuuden kasvaessa. B:n elektronegatiivisuuden kasvaessa .
Sidospari siirtyy poispäin keskusatomista ja sidosparin välinen repulsio vähenee. Niinpä sidoskulma pienenee .
Esimerkiksi PI3:n , PBr3:n ja PCl3:n sidoskulmien järjestys on PI3 > PBr3 > PCl3.
Postulaatti: IV. Kolmoissidos vie enemmän tilaa kuin kaksoissidos . Samoin kaksoissidos vie enemmän tilaa kuin yksisidos.
Siten kaksoissidos aiheuttaa enemmän repulsiota kuin yksisidos ja kolmoissidos aiheuttaa enemmän repulsiota kuin kaksoissidos.
Esimerkkinä hiilidioksidifluoridin ( COF2 ) F – C – F- ja F – C – O-sidoskulma.
Postulaatti: V. Epätäydellisen valenssikuoren sidoskulman supistuminen on suurempi kuin täydellisen valenssikuoren, johtuen l.p-l.p tai l.p – b.p repulsiosta.
Esimerkkinä ammoniakin tapauksessa H -N -H sidoskulma on 107o28′ 109o28′:sta 107o28′:n sijasta . Mutta fosfiinin tapauksessa H – P -H sidekulmaksi tulee 94o 109o28′:n sijaan.
VSEPR-teorian rajoitukset.
Kuten muissakin teorioissa, myös VSEPR-teoriassa on joitakin haittoja. VSEPR-teorian kaksi tärkeintä rajoitusta käsitellään seuraavassa.
( I ). VSEPR-teoria ei pysty selittämään isoelektronisia lajeja. Isoelektroniset lajit ovat alkuaineita, ioneja ja molekyylejä, joilla on sama määrä elektroneja.
VSEPR-teorian mukaan molekyylin muoto riippuu keskeisen atomin sidosparin ja yksinäisen elektroniparin määrästä.
Mutta isoelektroniset lajit voivat poiketa toisistaan geometrialtaan huolimatta siitä, että niillä on sama määrä valenssielektroneita.
( II ). VSEPR-teoria ei selitä siirtymämetalliyhdisteiden geometriaa. Tämä teoria ei myöskään pysty arvaamaan tiettyjen yhdisteiden rakennetta.
Tämä johtuu siitä, että se ei ota huomioon substituenttien ja inaktiivisten yksinäisten parien assosioituneita kokoja.
Yhteenveto :
VSEPR-teoria ja kovalenttisten molekyylien muoto
VSEPR-teorian postulaatteja kovalenttisille molekyyleille
VSEPR-teorian rajoituksia.
.
