Teoria VSEPR (valence shell electron pair repulsion)
Pozwala przewidzieć
kształt cząsteczek jak np.
(SO3)3 pokazanej obok.
CzÄ…steczka CH4
Podstawy teorii VSEPR
" Podstawowy kształt cząsteczki może zostać określony na
podstawie wzorów Lewisa, a jeszcze lepiej na podstawie
hybrydyzacji
" Cząsteczka rozważana jest jako układ złożony z atomu
centralnego oraz otaczających go innych atomów bądz
par
elektronowych
" Wszystkie składniki cząsteczki odpychają się nawzajem tak
aby znajdowały się jak najdalej od siebie
" VSEPR można zastosować nawet dla atomów które nie
spełniają reguły oktetu
W teorii VSEPR kształt cząsteczki (a więc układ w którym
występuje najmniejsze odpychanie pomiędzy  parami )
zależy od ilości par i możemy podać następujące reguły:
2  pary elektronowe
180º
A
:
:
Kształt cząsteczki - liniowy
3  pary elektronowe
Kształt
czÄ…steczki 
płaski trójkąt
120º
A
:
:
:
Przykład  jon NO3-
O
O
O
N
N
N
O
O O
O
O
O
-
Identyczne wszystkie długości wiązań,
O
pośrednie pomiędzy N-O a N=O
N
KÄ…t = 120o
O O
4  pary elektronowe
Tetraedr
109.5º
A
:
:
:
:
SO42-
O
O
O
S
S
etc.
S
O
-O O
-O
O
O
O
O
O
2-
O
S
O
O
Tetraedr , kÄ…t = 109.5o
O
5  par elektronowych
Bipiramida
trygonalna
90º
A
:
120º
:
:
:
:
6  par elektronowych
oktaedr
90º
A
:
:
:
:
:
:
cd.
Przykład dla 2 różnych atomów
centralnych
" VSEPR rozpatrujemy oddzielnie dla każdego z atomów
" C nr1  tetraedr
" C nr 2  płaski trójkąt
Reguły te nie są jednak wystarczające. Wprowadza się dodatkowe
założenia, dla związków które posiadają wolne pary elektronowe.
Pary te, zgodnie z regułami podanymi powyżej liczby się bowiem
dokładnie tak samo jak wiązania chemiczne. Dlatego też
przyjmuje się, że odpychanie elektrostatyczne kształtuje się
według swojej mocy w szeregu:
wolna pary elektronowe - wolna para elektronowa > wolna
para elektronowa - para wiążąca > para wiążąca-para wiążąca
Kąt pomiędzy wiązaniami dla niektórych
czÄ…steczek posiadajÄ…cych wolne pary
elektronowe
109.5º 107º 105º
H
H
H
C
H
O
N
H
H
H
H
H
:
:
:
2. Wolna para odpycha silniej niż para tworzÄ…ca wiÄ…zanie à (WP> Ã
à ÃP)
à Ã
à Ã
sp3 WP 0 1 2
CH4 NH3 H2O
Ë 109o28 107o3 104o5
Ë
Ë
Ë
3. Atom centralny: im wiÄ™kszy tym sÅ‚absze odpychanie par Ã
Ã
Ã
Ã
sp3
1 WP NH3 PH3 AsH3 SbH3
Ë 107o3 93o3 91o8 91o3
Ë
Ë
Ë
H2O H2S H2Se
2 WP
Ë 104o5 93o 91o
Ë
Ë
Ë
NH3 NF3
Ë 107o3 102o1
Ë
Ë
Ë
H2O F2O Cl2O Br2O
Ë 104o5 102o1 ale 111o 116o5
Ë
Ë
Ë
+ rozmiar (efekt sferyczny)
odpychanie par à maleje ze wzrostem
Ã
Ã
Ã
elektroujemności liganda.
Dla 3 par elektronowych, w
tym jednej wolnej
B
KÄ…t B-A-
B będzie
mniejszy
A
B
niż 120o.
:
W czÄ…steczce SO2 kÄ…t O-S-O wynosi 119.5o.
4 pary elektronowe,
1 niewiążąca
A
B
B
B
:
BrO3-
-
..
.. ..
Br
:O O:
.. ..
:O:
..
4 pary elektronowe
2 niewiążące
A
B
B
:
:
5 par elektronowych
1 para niewiążąca
B
B
B
A
B
:
5 par, w tym 2 niewiążące
Kształt litery
T
B
B
A
B
:
:
Geometria
3 Pary
4 Pary
5 Par
6 Par
KRYTYKA TEORII VSEPR
1. Stosuje się tylko do pierwiastków p-elektronowych i tylko dla
wiązań kowalencyjnych.
2. Problem definicji powłoki walencyjnej (efekt nieczynnej pary s)
np.: TeCl62 (14 czy 12 elektronów walencyjnych?)
TeF62
3. VSEPR zawodzi, gdy wiązania w dużym stopniu zdelokalizowane
np.: C(CN)3 , C(NO2)3 , (SiH3)N płaskie zamiast piramidy trygonalnej,
lub symetria atomów mostka np. M O M (liniowa zamiast kątowej)
N(CH3)3 N(SiH3)3
SiH3
N
N
H3Si
CH3
SiH3
H3C
CH3
Okazuje się jednak, że nawet dla układów gdzie teoria ta powinna być
dobra podane reguły są przybliżone. Np. wiązanie podwójne (traktowane
w teorii VSEPR jak pojedyncze) zajmuje więcej miejsca, co widać na
schemacie poniżej.
H
H
F
C
C
F B
H
H H
F
117º
120º
a nie
120 o
4. Wpływ innych niewielkich efektów energetycznych na geometrię
indywiduum (sieci krystalicznej, rozpuszczalnika, składników roztworu)
np.: SbBr63 , TeCl62
ZALETY TEORII VSEPR
1. A
atwo pozwala przewidzieć strukturę cząsteczki
2. Wprowadziła zasadę: związki izoelektronowe = izostrukturalne
3. Wskazała na rolę wolnych par elektronowych
a) wpływ na wybór geometrii
b) wpływ na deformację
c) moment dipolowy
d) właściwości zasadowe (w sensie Brłnsteda i Lewisa)
4. Pozwala na przewidywanie właściwości i reaktywności
a) właściwości kwasowo-zasadowe
b) zamiana  struktur otwartych na  struktury zamknięte
(sp3, sp3d2 ).