Geometria cząsteczek kowalencyjnych zależy od liczby i rozmieszczenia par elektronowych, ze względu na odpychanie elektrostatyczne między parą wiązań a samotną parą elektronów.
Aby wyjaśnić geometrię lub kształt cząsteczek kowalencyjnych, Gillespie i Nyholn wysunęli nową teorię, która jest znana jako teoria odpychania par elektronowych w powłoce walencyjnej lub w skrócie teoria VSEPR.
Postulaty teorii VSEPR dla cząsteczek kowalencyjnych
Istnieje pięć głównych postulatów tej teorii, które można podsumować w następujący sposób .
Postulat: I. Kształt cząsteczki kowalencyjnej jest określony przez odpychanie między wszystkimi parami elektronowymi obecnymi w powłoce walencyjnej atomu centralnego .
Jeśli na atomie centralnym obecne są tylko wiążące pary elektronowe, cząsteczka kowalencyjna będzie miała regularną geometrię .
Tak więc dla cząsteczki typu AB 2 z dwiema parami wiązań ,
geometria jest liniowa .
Podobnie w przypadku cząsteczek z trzema parami wiązań, czterema parami wiązań, pięcioma parami wiązań i sześcioma parami wiązań, geometria tych cząsteczek jest odpowiednio trygonalna, tetraedryczna, trygonalna dwupiramidalna i oktaedryczna.
Na przykład BCl3 ( trygonalna ), CH4 ( tetraedryczna ), PCl5 ( dwupiramida trygonalna ) i SF6 ( oktaedryczna ) itp.
Postulat: II. Kiedy zarówno para wiązań ( b.p ) jak i para samotna ( l.p ) są obecne na centralnym atomie metalu, cząsteczki będą miały zniekształconą geometrię.
Ponieważ, para samotna zajmuje więcej miejsca na centralnym atomie niż para wiązań i para samotna jest przyciągana przez jedno jądro, podczas gdy para wiązań jest przyciągana przez dwa jądra .
Stąd , odpychanie l.p-l.p jest większe niż odpychanie l.p – b.p i odpychanie l.p – b.p jest większe niż odpychanie b.p -b.p .
To znaczy , l.p-l.p odpychanie > l.p – b.p odpychanie > b.p -b.p odpychanie .
Na przykład cząsteczka amoniaku zawiera jedną samotną parę i trzy pary wiązań elektronów . Geometria cząsteczki amoniaku jest zaburzona tetraedryczna z hybrydyzacją sp3 .
To znaczy, że ma strukturę piramidalną .Kąt wiązania H -N -H wynosi 107o28′ zamiast 109o28′ .
Podobnie cząsteczka H2O zawiera dwie pary wiązań i dwie samotne pary elektronów .Stąd, geometria cząsteczki wody jest zniekształconą geometrią tetraedryczną lub V-kształtną z hybrydyzacją sp3 .
Kąt wiązania H -O -H w cząsteczce wody wynosi 104o27′ zamiast 109o28′ .
Postulat: III .Wielkość odpychania pomiędzy parami wiązań zależy od różnicy elektronegatywności pomiędzy atomem centralnym (A ) i innym związanym atomem ( B ).
To znaczy , że kąt wiązania B – A – B maleje wraz ze wzrostem elektronegatywności 'B’ . Jak elektronegatywność 'B’ wzrasta .
Para wiązań odsuwa się od centralnego atomu i odpychanie między parą wiązań maleje. Tak więc kąt wiązania maleje .
Na przykład, kolejność kąta wiązania PI3 , PBr3 i PCl3 jest PI3 > PBr3 > PCl3.
Postulat: IV. Wiązanie potrójne zajmuje więcej miejsca niż wiązanie podwójne. Podobnie , wiązanie podwójne zajmuje więcej miejsca niż wiązanie pojedyncze .
Więc wiązanie podwójne powoduje większe odpychanie niż wiązanie pojedyncze , a wiązanie potrójne powoduje większe odpychanie niż wiązanie podwójne .
Na przykład , kąt wiązania F – C – F i F – C – O difluorku węgla ( COF2 ) .
Postulat: V. Skurcz kąta wiązania niepełnej powłoki walencyjnej jest większy niż pełnej powłoki walencyjnej z powodu odpychania l.p-l.p lub l.p – b.p.
Na przykład w przypadku amoniaku kąt wiązania H -N -H wynosi 107o28′ zamiast 109o28′ . Ale w przypadku fosfiny, H – P -H kąt wiązania staje się 94o zamiast 109o28′.
Ograniczenia teorii VSEPR.
Jak inne teorie, VSEPR Teoria również pewne wady. Dwa główne ograniczenia teorii VSEPR są omówione poniżej.
( I ). Teoria VSEPR nie wyjaśnia gatunków izoelektronowych. Gatunki izoelektronowe to pierwiastki, jony i cząsteczki, które mają taką samą liczbę elektronów.
Według teorii VSEPR kształt cząsteczki zależy od liczby par wiązań i samotnych par elektronów atomu centralnego.
Ale gatunki izoelektronowe mogą różnić się geometrią, mimo że mają taką samą liczbę elektronów walencyjnych.
( II ). Teoria VSEPR nie wyjaśnia geometrii związków metali przejściowych. Teoria ta nie jest również w stanie odgadnąć struktury niektórych związków.
Wynika to z faktu, że nie uwzględnia ona powiązanych rozmiarów podstawników i nieaktywnych par samotnych.
Podsumowanie :
Teoria VSEPR a kształt cząsteczek kowalencyjnych
Postulaty teorii VSEPR dla cząsteczek kowalencyjnych
Ograniczenia teorii VSEPR.
.
