Ζεύγος ηλεκτρονίων κελύφους σθένους

Το 1939, ο Ryutaro Tsuchida στην Ιαπωνία πρότεινε την ιδέα της σχέσης της μοριακής γεωμετρίας και του αριθμού των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους (ζευγών ή μη). Το 1940, ο Nevil Sidgwick το παρουσίασε σε μια διάλεξη Bakerian. Αυτή η έννοια βελτιώθηκε σε πιο λεπτομερή θεωρία από τους Ronald Gillespie και Ronald Sydney Nyholm. Από το ζεύγος ηλεκτρονίων, χρησιμοποιείται το σχήμα του μορίου που περιβάλλει το μόριο, για την πρόβλεψη αυτής της θεωρίας VSEPR. Η θεωρία υποθέτει ότι τα μόρια παίρνουν σχήμα στο κέλυφος σθένους και ότι η ηλεκτρονική απώθηση ενός ατόμου ελαχιστοποιείται. Στη θεωρία VSEPR, η ομάδα μονής σύνδεσης συνδυάζει έναν διπλό ή τριπλό δεσμό. Λοιπόν, ας καταλάβουμε περισσότερα σχετικά με τα αξιώματα της θεωρίας VSEPR, τη θεωρία VSEPR και τα κύρια σημεία της θεωρίας VSEPR.

Θεωρία VSEPR

Η θεωρία της απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους είναι επίσης γνωστή ως θεωρία VSEPR. Προβλέπεται ότι υπάρχει πάντα μια απώθηση μεταξύ των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους σε όλα τα άτομα. Για να ελαχιστοποιηθεί η απώθηση στο άτομο, τα ζεύγη ηλεκτρονίων είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο. Αυτή η διάταξη των ατόμων καθορίζει τη γεωμετρία του μορίου που προκύπτει. Αυξάνει τη σταθερότητά του και μειώνει την ενέργεια του μορίου και προσδιορίζεται η μοριακή ενέργεια.

Είναι επίσης γνωστή ως η θεωρία Gillespie-Nyholm, από τους δύο κύριους ιδρυτές της, τον Ronald Nyholm και τον Ronald Gillespie.

Αξιώματα θεωρίας VSEPR

Τα αξιώματα της θεωρίας VSEPR είναι τα ακόλουθα

Τα άτομα που ανήκουν σε ένα μόριο συνδέονται με το κεντρικό άτομο πολυατομικών μορίων (μόρια που αποτελούνται από τρία ή περισσότερα άτομα)

Το σχήμα ενός μορίου καθορίζεται από τον συνολικό αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων κελύφους σθένους

Η θεωρία απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων του κελύφους σθένους μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε δομή συντονισμού ενός μορίου

Το ζεύγος ηλεκτρονίων πρέπει να εντοπίζεται στην επιφάνεια έτσι ώστε η απόσταση μεταξύ τους να μεγιστοποιείται έτσι ώστε το κέλυφος σθένους να μπορεί να θεωρηθεί ως εφεδρικό

Σε δύο ζεύγη δεσμών, η δύναμη της απώθησης είναι πιο αδύναμη, αλλά είναι ισχυρότερη στα δύο μόνο ζεύγη

Στο κεντρικό άτομο, τα ζεύγη ηλεκτρονίων είναι πιο κοντά το ένα στο άλλο
Θα αρχίσουν να απωθούνται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα την αύξηση της ενέργειας των μορίων

Όταν τα ζεύγη ηλεκτρονίων βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο, η απώθηση μεταξύ τους είναι μικρότερη, με αποτέλεσμα τη μείωση της ενέργειας των μορίων

Για να έχουμε παραμορφωμένο σχήμα του μορίου, το κεντρικό άτομο θα πρέπει να περιβάλλεται από το ζεύγος δεσμών ηλεκτρονίων και το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων

Το ασύμμετρο σχήμα ενός μορίου μπορεί να αναμένεται όταν το ζεύγος δεσμών ηλεκτρονίων πρέπει να περιβάλλει το κεντρικό άτομο

Για να ελαχιστοποιηθεί η απώθηση ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου και να μεγιστοποιηθεί η απόσταση μεταξύ τους, το ζεύγος ηλεκτρονίων τείνει να προσανατολίζεται με αυτόν τον τρόπο

Περιορισμοί της θεωρίας VSEPR

Η θεωρία απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους έχει ορισμένους περιορισμούς, οι οποίοι είναι

Ισοηλεκτρονικά είδη (που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων) η θεωρία VSEPR αποτυγχάνει να το εξηγήσει αυτό. Έχοντας τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων, αλλά τα μπαχαρικά ποικίλλουν σε σχήμα

Η πραγματική δομή των στοιχείων της ομάδας 2 αλογονιδίων είναι λυγισμένη
Αλλά η θεωρία απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους προβλέπει ότι το σχήμα των στοιχείων της ομάδας 2 αλογονιδίων είναι μια γραμμική δομή

Ένας άλλος περιορισμός της θεωρίας απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους είναι ότι δεν έχει καμία εξήγηση για την ένωση μετάλλων μετάπτωσης
Η δομή δεν περιγράφηκε σωστά από αυτήν τη θεωρία

Το προβλεπόμενο σχήμα των μορίων

Για να αποφασίσετε το σχήμα του μορίου πρέπει να ακολουθήσετε αυτά τα βήματα

Το λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο πρέπει να θεωρείται ως το κεντρικό άτομο (για να μοιραστείτε τα ηλεκτρόνια με το άλλο άτομο που ανήκει στο άλλο μόριο, αυτό το άτομο έχει την υψηλότερη ικανότητα)

Πρέπει να μετρηθεί ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που ανήκει στο εξώτατο κέλυφος του κεντρικού ατόμου

Η χρήση των δεσμών με τα κεντρικά άτομα και ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που ανήκουν σε άλλα άτομα πρέπει να μετρηθεί

Βρείτε τα τρία μόρια που είναι συνδεδεμένα με ένα κεντρικό άτομο και τις διατάξεις

Για να λάβετε τον αριθμό ζεύγους ηλεκτρονίων φλοιού σθένους ή τον αριθμό VSEPR πρέπει να προστεθούν αυτές οι δύο τιμές

Τι είναι ο αριθμός απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους;

Το σχήμα του μορίου περιγράφεται από τον αριθμό VSEPR

Για να ληφθεί η ακριβής γωνία δεσμού μεταξύ των ατόμων σε ένα μόριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί η θεωρία VSEPR.

Γραμμικό σχήμα του μορίου

Εάν έχουμε μια ένωση που δεν έχει μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων, όπως το BeH2, θα σχηματιστεί σε μια γραμμική ένωση καθώς τα υδρογόνα θα απωθούν το ένα το άλλο όσο το δυνατόν περισσότερο για να σχηματίσουν μια ευθεία γραμμή.

Όπως και το BeF2 έχουν μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων στα φθόρια, 6 ηλεκτρόνια το καθένα για την ακρίβεια. Αυτή η ένωση εξακολουθεί να είναι γραμμική επειδή ο ίσος αριθμός μεμονωμένων ζευγών θα απωθεί το ένα το άλλο τόσο πολύ που όσο πιο μακριά μπορούν να είναι το ένα από το άλλο είναι όταν το μόριο ηρεμεί στις 180 μοίρες.

Η θεωρία VSEPR βοηθά στην πρόβλεψη της γεωμετρίας των περισσότερων πολυατομικών μορίων και ιόντων (θετικά και αρνητικά) εστιάζοντας μόνο στον αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων γύρω από το κεντρικό άτομο, αγνοώντας όλα τα άλλα ηλεκτρόνια σθένους που υπάρχουν.

Το τριγωνικό επίπεδο σχήμα του μορίου. Τα τακτοποίησε έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η απώθηση μεταξύ των ηλεκτρονίων.

Τετραεδρικό σχήμα του μορίου

Τα άτομα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο, σε δισδιάστατα μόρια. Στη συνέχεια, θα πάρουμε την τετράγωνη επίπεδη γεωμετρία.

Θα λάβουμε ένα τετραεδρικό μόριο εάν λάβουμε υπόψη αυτήν την συνθήκη για ένα τρισδιάστατο μόριο.

Τριγωνικό διπυραμιδικό σχήμα του μορίου

Κατά μήκος του ισημερινού του μορίου, τρεις θέσεις βρίσκονται σε τριγωνικό διπυραμιδικό. Ο άξονας που είναι κάθετος στο ισημερινό επίπεδο δύο θέσεις βρίσκεται σε τριγωνικό δι[πυραμιδικό.

Συμπέρασμα

Η θεωρία VSEPR χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη της διάταξης των ζευγών ηλεκτρονίων γύρω από το κεντρικό άτομο των μορίων. Το ανάτομο, το οποίο είναι συνδεδεμένο με δύο ή περισσότερα άλλα άτομα, είναι γνωστό ως κεντρικό άτομο και το άτομο που συνδέεται μόνο με ένα άλλο άτομο είναι γνωστό ως τερματικό άτομο. Στη θεωρία του VSEPR, το ζεύγος ηλεκτρονίων απωθεί το ένα το άλλο είτε βρίσκονται σε ζεύγος δεσμών είτε σε μοναχικό ζεύγος είτε όχι. Για να ελαχιστοποιηθεί η απώθηση, τα ζεύγη ηλεκτρονίων απλώνονται τόσο μακριά το ένα από το άλλο. Η απώθηση ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους μπορεί να προβλέψει το σχήμα όλων των ενώσεων που έχουν το κεντρικό άτομο, εφόσον το κεντρικό άτομο δεν είναι μέταλλο.