La geometria delle molecole covalenti dipende dal numero e dalla disposizione delle coppie di elettroni, a causa della repulsione elettrostatica tra la coppia di legami e la coppia solitaria di elettroni.
Per spiegare la geometria o la forma delle molecole covalenti, Gillespie e Nyholn hanno proposto una nuova teoria conosciuta come teoria della repulsione delle coppie di elettroni nel guscio di valenza o in breve teoria VSEPR.
I postulati della teoria VSEPR per le molecole covalenti
Ci sono cinque postulati principali di questa teoria, che possono essere riassunti come segue
Postulato: I. La forma di una molecola covalente è determinata dalla repulsione tra tutte le coppie di elettroni presenti nel guscio di valenza dell’atomo centrale .
Se solo le coppie di elettroni di legame sono presenti sull’atomo centrale, la molecola covalente avrà una geometria regolare .
Quindi per il tipo AB 2 di molecola con due coppie di legame,
la geometria è lineare.
Similmente, le molecole con tre coppie di legami, quattro coppie di legami, cinque coppie di legami e sei coppie di legami, le geometrie delle molecole interessate sono rispettivamente trigonale, tetraedrica, trigonale bipiramidale e ottaedrica.
Per esempio, BCl3 (trigonale), CH4 (tetraedrico), PCl5 (bipiramidale trigonale) e SF6 (ottaedrico) ecc: II. Quando sia la coppia di legami (b.p) che la coppia solitaria (l.p) sono presenti sull’atomo centrale del metallo, le molecole avranno una geometria distorta.
Perché la coppia solitaria occupa più spazio sull’atomo centrale di una coppia di legami e la coppia solitaria è attratta da un nucleo mentre la coppia di legami è attratta da due nuclei.
Quindi, la repulsione l.p-l.p è maggiore della repulsione l.p – b.p e la repulsione l.p – b.p è maggiore della repulsione b.p -b.p.
Quindi, l.p-l.p repulsione > l.p – b.p repulsione > b.p -b.p repulsione .
Per esempio, la molecola di ammoniaca contiene una coppia solitaria e tre coppie di elettroni di legame. La geometria della molecola di ammoniaca è tetraedrica distorta con ibridazione sp3.
Cioè, ha struttura piramidale. L’angolo di legame H-N-H è 107o28′ invece di 109o28′.
Similmente, la molecola H2O contiene due coppie di legami e due coppie di elettroni solitari.Quindi, la geometria della molecola di acqua è tetraedrica distorta o a forma di V con ibridazione sp3.
L’angolo di legame H -O -H nella molecola di acqua è 104o27′ invece di 109o28′.
Postulato: III .La grandezza della repulsione tra le coppie di legami dipende dalla differenza di elettronegatività tra l’atomo centrale (A) e l’altro atomo legato (B).
Quindi, l’angolo di legame B – A – B diminuisce con l’aumento dell’elettronegatività di ‘B’ . Come l’elettronegatività di ‘B’ aumenta.
La coppia di legame si allontana dall’atomo centrale e la repulsione tra la coppia di legame diminuisce. Quindi l’angolo di legame diminuisce.
Per esempio, l’ordine dell’angolo di legame di PI3 , PBr3 e PCl3 è PI3 > PBr3 > PCl3.
Postulato: IV. Il triplo legame richiede più spazio del doppio legame. Allo stesso modo, il doppio legame prende più spazio del legame singolo.
Quindi il doppio legame causa più repulsione del legame singolo e il triplo legame causa più repulsione del doppio legame.
Per esempio, l’angolo di legame F – C – F e F – C – O del difluoruro di carbonio (COF2).
Postulato: V. La contrazione dell’angolo di legame del guscio di valenza incompleto è maggiore del guscio di valenza completo a causa della repulsione l.p-l.p o l.p – b.p.
Per esempio, nel caso dell’ammoniaca l’angolo di legame H -N -H è 107o28′ invece di 109o28′ . Ma nel caso della fosfina, l’angolo di legame H – P -H diventa 94o invece di 109o28′.
Limitazioni della teoria VSEPR.
Come altre teorie, anche la teoria VSEPR ha qualche svantaggio. Le due principali limitazioni della teoria VSEPR sono discusse di seguito.
( I ). La teoria VSEPR non riesce a spiegare le specie isoelettroniche. Le specie isoelettroniche sono elementi, ioni e molecole che condividono lo stesso numero di elettroni.
Secondo la teoria VSEPR, la forma della molecola dipende dal numero di coppia di legame e di coppia solitaria di elettroni dell’atomo centrale.
Ma, le specie isoelettroniche possono differire nella geometria, nonostante il fatto che abbiano lo stesso numero di elettroni di valenza.
( II ). La teoria VSEPR non spiega la geometria dei composti di metalli di transizione. Questa teoria è anche incapace di indovinare la struttura di certi composti.
Questo è dovuto al fatto che non prende in considerazione le dimensioni associate dei sostituenti e delle coppie solitarie inattive.
Sommario :
Teoria VSEPR e forma delle molecole covalenti
La teoria VSEPR postula per le molecole covalenti
Limitazioni della teoria VSEPR.
