Mini-kurzus
Molekulageometria
A molekulageometria az atommagok térbeli elrendezését írja le. Egyszerű főcsoportbeli molekulák esetén a VSEPR-modell jó első közelítés: a központi atom körüli elektronpár-tartományok olyan elrendezést vesznek fel, amely csökkenti a köztük lévő taszítást.
Elektrontartomány és molekulaalak
A VSEPR-ben egy egyszeres, kettős vagy hármas kötés egy elektrontartománynak számít, ahogy egy nemkötő elektronpár is. A tartományok geometriája tartalmazza a nemkötő párokat, a molekula alakjának neve viszont rendszerint csak az atommagok helyzetét írja le.
Két, három és négy tartomány
Két tartomány lineáris, ideális kötésszög 180°. Három tartomány síkháromszög, kb. 120°. Négy tartomány tetraéderes, ideális szög kb. 109,5°. CH₄-ben mind a négy tartomány kötés, ezért maga a molekula is tetraéderes.
Nemkötő párok hatása
NH₃-ban négy elektrontartomány van, de csak három kötődik H atomhoz; az alak trigonális piramis. H₂O-ban két kötő és két nemkötő pár található, ezért az alak hajlított. A nemkötő párok térigénye általában erősebben csökkenti a kötésszögeket, így H₂O szöge kisebb a tetraéderes 109,5°-nál.
Öt és hat tartomány
Öt tartomány trigonális bipiramis, hat oktaéderes elektrongeometriát ad. Ezeknél a nemkötő párok helyzete sem egyenértékű minden pozícióban. A trigonális bipiramisban például egy nemkötő pár gyakran ekvatoriális helyzetet részesít előnyben, mert ott kevesebb 90°-os közeli kölcsönhatás adódik.
Geometria és polaritás
A térbeli szerkezet határozza meg a kötési dipólusok vektoriális eredőjét. Lineáris CO₂ apoláris lehet, míg hajlított SO₂ poláris. Ugyanazért a molekulaalak befolyásolja azt is, hogyan tudnak molekulák egymáshoz közel kerülni, így a fizikai tulajdonságokra is hatással van.
A VSEPR korlátai
A modell kvalitatív és különösen a főcsoport egyszerű molekuláinál működik jól. Nem magyarázza önmagában a kötés energiáját, a d-elemek sok koordinációs geometriáját vagy a delokalizált elektronrendszerek minden részletét. Pontos szerkezetet kísérleti módszerek és kvantumkémiai számítások adnak.
Kettős kötések finom hatása
A VSEPR egy többszörös kötést egy tartománynak számít, de annak elektronsűrűsége nagyobb lehet, mint egy egyszeres kötésé. Emiatt valós molekulákban a kötésszögek kissé eltérhetnek az ideális értékektől. A modell célja ezért elsősorban az alak és a fő szögtendenciák megértése, nem minden tizedfok előrejelzése.
Próbáld ki
Határozd meg a NH₃ elektrontartomány-geometriáját és molekulaalakját.
Megoldás
A nitrogén körül három N–H kötés és egy nemkötő pár, összesen négy tartomány van: elektrongeometria tetraéderes, a molekulaalak trigonális piramis.