Molekulska geometrija

Najprije prebroji elektronske domene

Jednostruka, dvostruka i trostruka veza u VSEPR-u računaju se kao jedna usmjerena domena. Svaki slobodni par dodatna je domena. Dvije domene daju linearan, tri trigonalno-planaran, a četiri tetraedarski raspored.

AXE zapis razdvaja vezane atome X od slobodnih parova E. AX₄ je tetraedar, AX₃E daje trigonalnu piramidu, a AX₂E₂ savijeni oblik.

Slobodni parovi stišću vezne kutove

Gustoća slobodnog para više je koncentrirana uz središnji atom nego zajednički vezni par i obično jače odbija susjedne domene. Zato CH₄ ima oko 109,5°, NH₃ oko 107°, a H₂O oko 104,5°.

Te su vrijednosti izmjerena svojstva stvarnih struktura, a ne magične konstante VSEPR-a. Supstituenti, elektronegativnost i višestruke veze mogu dodatno pomaknuti kutove.

Pet i šest domena

Pet domena tvori trigonalnu bipiramidu s aksijalnim i ekvatorijalnim mjestima. Slobodni par preferira ekvatorijalno mjesto jer ima manje 90° interakcija. AX₄E zato daje oblik njihaljke, a AX₃E₂ oblik slova T.

Šest domena tvori oktaedarski raspored. AX₆ je oktaedar, AX₅E kvadratna piramida, a AX₄E₂ može biti kvadratno-planaran kao XeF₄ kada su dva slobodna para nasuprotna.

Višestruka veza je jedna domena, ali nije ista

Dvostruka ili trostruka veza zauzima jedan smjer od središnjeg atoma pa se računa kao jedna domena. Ipak ima veću elektronsku gustoću od jednostruke veze i može jače odbijati susjedne domene.

VSEPR zato često točno daje klasu oblika, ali ne nužno precizne kutove. Za male razlike trebaju eksperimentalni podaci ili točniji izračuni elektronske strukture.

Od Lewisove strukture do oblika

Pouzdan postupak je: prebrojiti valentne elektrone, nacrtati Lewisovu strukturu, odrediti broj domena oko središnjeg atoma, dodijeliti geometriju domena i tek zatim imenovati molekulski oblik bez slobodnih parova.

U CO₂ atom C ima dvije domene i AX₂, pa je molekula linearna. NH₃ ima tri veze i jedan slobodni par, dakle AX₃E; H₂O je AX₂E₂.

Ograničenja VSEPR-a

VSEPR najbolje radi za mnoge jednostavne molekule glavnih skupina. Ne predviđa energije veza, spektre ni magnetizam i može zakazati kod kompleksa prijelaznih metala gdje su važni d-orbitale i ligandno polje.

Kod većih molekula treba razlikovati lokalnu geometriju od konformacije. Svaki ugljik u etanu gotovo je tetraedarski, ali rotacija oko veze C–C mijenja ukupnu konformaciju bez promjene lokalne geometrije.

Riješeni primjeri

1. SO₂

2. SF₄

3. XeF₄