Wykres VSEPR | Teoria odpychania par elektronów powłoki walencyjnej

Co to jest teoria VSEPR?

Teoria odpychania par elektronów powłoki walencyjnej (VSEPR) jest modelem używanym do przewidywania trójwymiarowej geometrii molekularnej w oparciu o liczbę par wiązań elektronów powłoki walencyjnej między atomami w cząsteczce lub jonie. Model ten zakłada, że pary elektronów ułożą się tak, aby zminimalizować wzajemne odpychanie. Innymi słowy, pary elektronowe są jak najdalej od siebie.

Kształty VSEPR

Model VSEPR jest przydatny do przewidywania i wizualizacji struktur molekularnych. Dostępne struktury to: liniowa, trygonalna planarna, kątowa, tetraedryczna, trygonalna piramidalna, trygonalna bipiramidalna, dysphenoidalna (huśtawka), w kształcie litery T, ośmiościenna, kwadratowa piramidalna, kwadratowa planarna i pięciokątna bipiramidalna.

Struktury VSEPR przyjmują nazwy trójwymiarowych kształtów geometrycznych, jak w przykładzie trygonalnej bipiramidy. Zgodnie z modelem VSEPR, cząsteczka bipiramidy trygonalnej, taka jak pięciochlorek fosforu lub PCl₅, z centralnym atomem fosforu i pięcioma parami elektronów powłoki walencyjnej, wygląda jak dwie (bi) połączone piramidy o podstawie trójkątnej, gdzie każdy atom jest wierzchołkiem lub narożnikiem trójkątnej powierzchni.

Wykres VSEPR do pobrania

Plik PDF do pobrania

Obraz do druku

SVG (w przeglądarce)

Obrazy kształtów molekularnych do pobrania
Linear (CN 2)	Piramida trygonalna
Linear (CN 3)	Trigonal bipyramidal
Linear (CN 4)	Kształt bisfenoidalny (huśtawka)
Linear (CN 5)	T-shaped
Trigonal planar	Oktaedry
Angled (CN 3)	Piramida kwadratowa
Angled (CN 4)	Square planar
Tetrahedral	Pentagonalna bipiramidalna cząsteczka

Zasoby te są udostępniane bezpłatnie. Będzie nam niezmiernie miło, jeśli uznasz je za przydatne na tyle, by dodać je do zakładek lub udostępnić w mediach społecznościowych. Lub umieść link do nich na swojej stronie internetowej.

Using the VSEPR Chart to Determine Shape and Bond Angle

Aby skorzystać z tabeli VSEPR, najpierw określ liczbę koordynacyjną lub liczbę par elektronów.

1. Licz elektrony walencyjne centralnego atomu.
2. Dodaj elektron dla każdego wiążącego atomu.
3. Odejmij elektron, jeśli atom centralny ma ładunek dodatni; i dodaj elektron dla atomu centralnego z ładunkiem ujemnym.
4. Popraw swoją liczbę, aby uzyskać całkowitą liczbę par elektronowych.

Na koniec, sprawdź swoją cząsteczkę na wykresie według numeru koordynacji i liczby atomów.

Alternatywnie, możesz policzyć samotne pary elektronowe, które są również wskazane na wykresie.

Przykład: PCl₅

Kiedy już wiesz, że PCl₅ ma pięć par elektronów, możesz zidentyfikować go na wykresie VSEPR jako cząsteczkę o trygonalnej bipiramidalnej geometrii molekularnej. Kąty wiązania wynoszą 90 ° i 120 °, gdzie wiązania równikowo-równikowe są oddalone od siebie o 120 °, a wszystkie inne kąty wynoszą 90 °.

Więcej przykładów VSEPR

Innymi przykładami pokazanymi na wykresie VSEPR są sześciofluorek siarki, SF₆, którego sześć par elektronów nadaje mu geometrię ośmiościenną z kątami 90 °, oraz CO₂, który ma dwie pary elektronów i geometrię liniową.

Co oznacza skrót VSEPR?

VSEPR to akronim oznaczający odpychanie par elektronów na powłoce walencyjnej. Model ten został zaproponowany przez Nevila Sidgwicka i Herberta Powella w 1940 roku. Ronald Gillespie i Ronald Nyholm następnie rozwinęli ten model w swoją teorię opublikowaną w 1957 roku; są oni uważani za twórców teorii VSEPR. Podejście to było powszechnie określane jako VSEPR od 1963 roku do chwili obecnej.

Jakie są postulaty teorii VSEPR?

Gillespie podsumowuje zasady teorii VSEPR jako:

1. Domeny niewiążące są większe niż domeny pojedynczego wiązania; są bardziej rozproszone i zajmują więcej miejsca w powłoce walencyjnej niż domeny pojedynczego wiązania. Jest to zrozumiałe, ponieważ samotne pary są pod wpływem tylko jednego dodatniego rdzenia, a nie dwóch.

2. Rozmiar domeny pojedynczego wiązania w powłoce walencyjnej centralnego atomu zmniejsza się wraz ze wzrostem elektroujemności liganda.

3. Chociaż często wygodnie jest myśleć o wiązaniach podwójnych i potrójnych jako złożonych odpowiednio z wiązania σ lub dwóch wiązań π lub dwóch lub trzech wygiętych wiązań pojedynczych, w modelu domenowym par elektronów prościej jest rozważyć wiązanie podwójne jako domenę dwóch par elektronów, a wiązanie potrójne jako domenę trzech par elektronów, w której poszczególne pary elektronów nie są rozróżniane. Te domeny wiązań zwiększają swój rozmiar od wiązania pojedynczego do podwójnego i potrójnego.¹

VSEPR jest często wyjaśniany początkującym jako osiem prostszych postulatów:

1. Kształt cząsteczki może być określony przez liczbę obecnych par elektronów.
2. Pary elektronowe mają tendencję do wzajemnego odpychania się.
3. Pary elektronowe układają się tak, aby zminimalizować odpychanie między nimi.
4. Powłoka walencyjna lub najbardziej zewnętrzna powłoka elektronowa jest kulista.
5. Wiązania wielokrotne są traktowane jako pojedyncze pary elektronowe, a związane pary elektronowe jako pojedyncza para.
6. Elektrony pojedynczych par mają maksymalne odpychanie, a elektrony par wiązań minimalne.
7. Wszystkie pary elektronów przyjmują pozycje najmniejszego odpychania.
8. Odpychające oddziaływanie par elektronów jest największe między samotnymi parami, a najmniejsze między parami wiązań: para wiązań - para wiązań < samotna para - para wiązań < samotna para - samotna para.

Definicja geometrii molekularnej

Geometria molekularna to metoda określania kształtu cząsteczki na podstawie odpychania występującego między parami elektronów wiązania w najbardziej zewnętrznej (lub walencyjnej) powłoce elektronowej. Przydatne jest badanie geometrii molekularnej w celu uzyskania informacji wykraczających poza te zawarte w strukturze Lewisa. Wiele właściwości fizycznych i chemicznych zależy od kształtu cząsteczek.

VSEPR to model geometrii molekularnej, który pomaga przewidzieć ogólny kształt cząsteczki, ale nie dostarcza informacji o długości lub rodzaju wiązań. Teoria VSEPR nie jest skuteczna w przypadku cząsteczek, w których centralny atom jest metalem przejściowym, a zatem ma wysoką masę atomową, która kompensuje lub osłabia przyciąganie związanych elektronów walencyjnych.

Geometria elektronowa a geometria molekularna

Model VSEPR jest jednym ze sposobów określania geometrii molekularnej. Bardziej zaawansowanym sposobem określania kształtu związku jest geometria elektronowa. Oba podejścia zależą od informacji o elektronach, ale model geometrii elektronowej uwzględnia wszystkie elektrony. Oba modele mogą przewidywać różne kształty dla tej samej cząsteczki.

Można je również rozróżnić, myśląc o geometrii elektronowej jako sposobie patrzenia na elektrony otaczające atom i geometrii molekularnej jako sposobie patrzenia na układ atomów wokół centralnego atomu.

Modelowanie molekularne z VSEPR

Oferujemy zasoby chemiczne zarówno dla początkujących, jak i profesjonalistów. Nasze Orbitale Cochranesa dla modeli molekularnych Unit™ pokazują wpływ niesparowanych elektronów na strukturę molekularną, a naszeOrbitale Cochrane'a dla modeli molekularnych Unit™ umożliwiają konstruowanie różnych typów cząsteczek. Sprzedajemy również kilka rodzajów zestawów MolyMod Molyorbital™ i zestawów modeli molekularnych MolyMod.

Referencje

1. Gillespie RJ. 1992. Electron densities and the VSEPR model of molecular geometry. Can. J. Chem.. 70(3):742-750. https://doi.org/10.1139/v92-099