Πώς να υπολογίσετε τις γωνίες δεσμών

Προβλέψτε τις γωνίες μεταξύ δεσμευμένων ατόμων χρησιμοποιώντας τη θεωρία της απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους (VSEPR). Ο στερικός αριθμός -- το σύνολο των άλλων ατόμων και των μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων που συνδέονται με ένα κεντρικό άτομο -- καθορίζει τη γεωμετρία ενός μορίου. Τα μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων βρίσκονται στο εξωτερικό περίβλημα ενός ατόμου και δεν μοιράζονται με άλλα άτομα.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Αν και δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το VSEPR για τον υπολογισμό των γωνιών δεσμού, βοηθά στον προσδιορισμό αυτών των γωνιών με βάση τον στερεογενή αριθμό. Μόνο το υδρογόνο έχει στερικό αριθμό ένα και το μόριο Η2 έχει γραμμικό σχήμα.

Hybridized Orbitals

Ένα ηλεκτρόνιο περιφέρεται γύρω από ένα άτομο σε ένα χαρακτηριστικό σχήμα που καθορίζεται από το πιο πιθανό μέρος για να βρει το ηλεκτρόνιο οποιαδήποτε στιγμή. Τα ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο επειδή έχουν όλα αρνητικά φορτία, επομένως τα τροχιακά δίνουν σε κάθε ηλεκτρόνιο τη μέγιστη δυνατή απόσταση από τους γείτονές του. Όταν ένα ηλεκτρόνιο σθένους σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό με ένα άλλο άτομο, το τροχιακό αλλάζει σε μια διαδικασία που ονομάζεται υβριδισμός. Το VSEPR προβλέπει γωνίες δεσμού με βάση υβριδισμένα τροχιακά, αλλά δεν είναι ακριβές για ορισμένες μεταλλικές ενώσεις, αέρια άλατα και οξείδια.

Υβριδισμός Sp

Το απλούστερο υβριδικό τροχιακό είναι το sp, που αντιστοιχεί σε στερικό αριθμό δύο. Η γωνία του δεσμού είναι γραμμική, ή 180 μοίρες, όταν το άτομο δεν έχει μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων. Ένα παράδειγμα είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Αντίθετα, ένα μόριο αζώτου έχει ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων. Αυτό του δίνει ένα γραμμικό σχήμα αλλά ένα μη υβριδοποιημένο τροχιακό και επομένως δεν έχει γωνία δεσμού.

Υβριδισμός Sp2

Ένας στερικός αριθμός τριών οδηγεί στο σχηματισμό τροχιακών sp2. Οι γωνίες του δεσμού εξαρτώνται από τον αριθμό των μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, το τριχλωριούχο βόριο δεν έχει μεμονωμένα ζεύγη, τριγωνικό επίπεδο σχήμα και γωνίες δεσμού 120 μοιρών. Το μόριο τριοξυγόνου Ο3 έχει ένα μοναχικό ζεύγος και σχηματίζει ένα λυγισμένο σχήμα με γωνίες δεσμού 118 μοιρών. Από την άλλη πλευρά, το O2 έχει δύο μοναχικά ζεύγη και ένα γραμμικό σχήμα.

Υβριδισμός Sp3

Ένα άτομο με στερικό αριθμό τεσσάρων μπορεί να έχει από μηδέν έως τρία μονά ζεύγη ηλεκτρονίων μέσα σε ένα υβριδοποιημένο τροχιακό sp3. Το μεθάνιο, που δεν έχει μεμονωμένα ζεύγη, σχηματίζει ένα τετράεδρο με γωνίες δεσμού 109,5 μοιρών. Η αμμωνία έχει ένα μοναχικό ζεύγος, δημιουργώντας γωνίες δεσμού 107,5 μοιρών και τριγωνικό πυραμιδικό σχήμα. Το νερό, με δύο μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων, έχει λυγισμένο σχήμα με γωνίες δεσμού 104,5 μοιρών. Τα μόρια φθορίου έχουν τρία μεμονωμένα ζεύγη και μια γραμμική γεωμετρία.

Higher Steric Numbers

Οι υψηλότεροι στερικοί αριθμοί οδηγούν σε πιο σύνθετες γεωμετρίες και διαφορετικές γωνίες δεσμού. Εκτός από το VSEPR, περίπλοκες θεωρίες όπως τα πεδία μοριακής δύναμης και η κβαντική θεωρία προβλέπουν επίσης γωνίες δεσμού.