Γεωμετρία ζεύγους ηλεκτρονίων έναντι μοριακής γεωμετρίας
Η γεωμετρία ενός μορίου είναι σημαντική για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων του όπως το χρώμα, ο μαγνητισμός, η αντιδραστικότητα, η πολικότητα κ.λπ. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι προσδιορισμού της γεωμετρίας. Υπάρχουν πολλά είδη γεωμετριών. Γραμμική, λυγισμένη, τριγωνική επίπεδη, τριγωνική πυραμιδική, τετραεδρική, οκταεδρική είναι μερικές από τις κοινώς παρατηρούμενες γεωμετρίες.
Τι είναι η Μοριακή Γεωμετρία;
Μοριακή γεωμετρία είναι η τρισδιάστατη διάταξη των ατόμων ενός μορίου στο χώρο. Τα άτομα διατάσσονται με αυτόν τον τρόπο, για να ελαχιστοποιηθεί η απώθηση δεσμού-δεσμού, η απώθηση ζεύγους δεσμού-μοναχικού και η απώθηση ζεύγους μοναχικού ζεύγους. Μόρια με τον ίδιο αριθμό ατόμων και μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων τείνουν να έχουν την ίδια γεωμετρία. Επομένως, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη γεωμετρία ενός μορίου λαμβάνοντας υπόψη ορισμένους κανόνες. Η θεωρία VSEPR είναι ένα μοντέλο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της μοριακής γεωμετρίας των μορίων, χρησιμοποιώντας τον αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους. Ωστόσο, εάν η μοριακή γεωμετρία προσδιορίζεται με τη μέθοδο VSEPR, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο οι δεσμοί και όχι τα μεμονωμένα ζεύγη. Πειραματικά η μοριακή γεωμετρία μπορεί να παρατηρηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες φασματοσκοπικές μεθόδους και μεθόδους περίθλασης.
Τι είναι η γεωμετρία ζεύγους ηλεκτρονίων;
Σε αυτή τη μέθοδο, η γεωμετρία ενός μορίου προβλέπεται από τον αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους γύρω από το κεντρικό άτομο. Η απώθηση ζεύγους ηλεκτρονίων κελύφους σθένους ή η θεωρία VSEPR προβλέπει τη μοριακή γεωμετρία με αυτή τη μέθοδο. Για να εφαρμόσουμε τη θεωρία VSEPR, πρέπει να κάνουμε κάποιες υποθέσεις σχετικά με τη φύση της σύνδεσης. Σε αυτή τη μέθοδο, θεωρείται ότι η γεωμετρία ενός μορίου εξαρτάται μόνο από τις αλληλεπιδράσεις ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου. Επιπλέον, οι ακόλουθες υποθέσεις γίνονται με τη μέθοδο VSEPR.
• Τα άτομα σε ένα μόριο συνδέονται μεταξύ τους με ζεύγη ηλεκτρονίων. Αυτά ονομάζονται ζεύγη συγκόλλησης.
• Ορισμένα άτομα σε ένα μόριο μπορεί επίσης να διαθέτουν ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν εμπλέκονται σε δεσμούς. Αυτά ονομάζονται μοναχικά ζεύγη.
• Τα ζεύγη σύνδεσης και τα μεμονωμένα ζεύγη γύρω από οποιοδήποτε άτομο σε ένα μόριο υιοθετούν θέσεις όπου οι αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις τους ελαχιστοποιούνται.
• Τα μοναχικά ζεύγη καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο από τα ζεύγη συγκόλλησης.
• Οι διπλοί δεσμοί καταλαμβάνουν περισσότερα κενά από έναν μονό δεσμό.
Για να προσδιοριστεί η γεωμετρία, πρέπει πρώτα να σχεδιαστεί η δομή Lewis του μορίου. Στη συνέχεια θα πρέπει να προσδιοριστεί ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους γύρω από το κεντρικό άτομο. Όλες οι ομάδες απλών δεσμών εκχωρούνται ως κοινός τύπος δεσμού ζεύγους ηλεκτρονίων. Η γεωμετρία συντονισμού καθορίζεται μόνο από το πλαίσιο σ. Τα ηλεκτρόνια του κεντρικού ατόμου που εμπλέκονται στον δεσμό π πρέπει να αφαιρεθούν. Εάν υπάρχει ένα συνολικό φορτίο στο μόριο, θα πρέπει επίσης να αποδοθεί στο κεντρικό άτομο. Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που σχετίζονται με το πλαίσιο πρέπει να διαιρεθεί με 2, για να δώσει τον αριθμό των ζευγών ηλεκτρονίων σ. Στη συνέχεια, ανάλογα με αυτόν τον αριθμό, μπορεί να εκχωρηθεί γεωμετρία στο μόριο. Ακολουθούν μερικές από τις κοινές μοριακές γεωμετρίες.
Αν ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων είναι 2, η γεωμετρία είναι γραμμική.
Αριθμός ζευγών ηλεκτρονίων: 3 Γεωμετρία: τριγωνικό επίπεδο
Αριθμός ζευγών ηλεκτρονίων: 4 Γεωμετρία: τετραεδρικό
Αριθμός ζευγών ηλεκτρονίων: 5 Γεωμετρία: τριγωνικό διπυραμιδικό
Αριθμός ζευγών ηλεκτρονίων: 6 Γεωμετρία: οκταεδρικό
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ζεύγους ηλεκτρονίων και μοριακών γεωμετριών;
• Κατά τον προσδιορισμό της γεωμετρίας του ζεύγους ηλεκτρονίων, λαμβάνονται υπόψη τα μεμονωμένα ζεύγη και οι δεσμοί και κατά τον προσδιορισμό της μοριακής γεωμετρίας λαμβάνονται υπόψη μόνο τα συνδεδεμένα άτομα.
• Εάν δεν υπάρχουν μεμονωμένα ζεύγη γύρω από το κεντρικό άτομο, η μοριακή γεωμετρία είναι ίδια με τη γεωμετρία του ζεύγους ηλεκτρονίων. Ωστόσο, εάν εμπλέκονται μοναχικά ζεύγη και οι δύο γεωμετρίες είναι διαφορετικές.
