KSZTAŁTY CZĄSTECZEK I JONÓW. METODA VSEPR

Jest to model odpychania się par elektronowych powłoki walencyjnej.

Wiązania chemiczne a przede wszystkim wolne pary elektronowe są obszarami o dużej gęstości elektronów (domeny elektronowe), odpychają się. Zatem przyj­mu­ją takie położenia wokół atomu centralnego, aby być daleko od siebie.

Rozpatrujemy cząsteczkę AX_mE_n. A-atom centralny, X - podstawniki przy atomie centralnym (m sztuk), E - wolne pary elektronowe przy atomie centralnym (n sztuk), traktujemy jak podstawnik.

m + n = liczba przestrzenna.

Procedura

1. Na podstawie wzoru chemicznego podaj wzór Lewisa. Ustal ile wol­nych par elektronowych (n) i ile par od wiązań do podstaw­ników (m) wystę­pu­je w danej cząsteczce lub jonie. Wiązanie wie­lokrotne liczy się jak pojedyncze wiązanie. m + n określa geomet­rię par elektrono­wych i wiązań atomu centralnego (liczbę przestrzenną).

2. Zlokalizuj tak wiązania i wolne pary elektronowe aby minima­li­zować ich odpychanie. Odpychanie maleje w kolejności: wolna para -wol­na para > wolna para-wiązanie chemiczne > wiązanie chemicz­ne - wiązanie chemiczne. Wiązanie wielokrotne ma nieco silniejsze działanie odpychające niż wiązanie pojedyncze. Pierwiast­ki bardziej elektroujemne silniej wiążą pary elektronowe (słabszy efekt sferyczny).

3. Przyjmij takie położenia wolnych par elektronowych aby były one możliwie daleko od siebie.

4. Określ kształt cząsteczki biorąc pod uwagę tylko atomy, a nie atomy i pary elektronowe.

5. Oceń odkształcenia wprowadzone przez duży przestrzenny efekt odpy­chający spowodowany przez obecność wolnych par elektro­nowych.

Cząsteczka typu AXE (m = 1, n = 1) liczba przestrzenna = 2

Jest to nałożenie się dwóch układów AXE

Rozważ położenie par elektronowych w cząsteczce N₂

Cząsteczka typu AX₂ (m = 2, n = 0) liczba przestrzenna = 2

Geometria atomu centralnego dygonalna, kształt cząsteczki XAX li­nio­­wy. Określ kształt cząsteczek C₂H₂ i HCN, rozważ 2 izomery HCN i HNC

Cząsteczka typu AX₂E, liczba przestrzenna = 3 (m + n = 3)

Geometria par elektronowych i wiązań atomu centralnego trygonalna

Kształt cząsteczki kątowy, rozpatrujemy tylko
atomy X-A-X. Kąt X-A-X nieco mniejszy niż 120 ^o

z powodu dużego efektu sterycznego wolnej pary elektronowej.

Określ kształt jonu NO₂^- i cząsteczki S₂O (siarka jest atomem centralnym).

Cząsteczka typu AX₂E₂ liczba przestrzenna (m+n) = 4

Geometria wolnych par elektronowych i wiązań (poprawnie par elek­tronowych wiązań) atomu centralnego tetraedryczna. Kąt XAX nieco mniej­szy niż 109,5 ^o (teoretyczny). Dla wody w stanie gazu 104,5 ^o. Kształt cząsteczki kątowy (H-O-H). Określ kształt jonu ClO₂^-

Określ kształt cząsteczki SF₂.

Cząsteczka typu AX₂E₃ liczba przestrzenna (m+n) = 5

XeF₂ (22e) BrICl^- (22e, atom centralny ?)

Geometria par elektronowych i wiązań atomu centralnego (BPT), bipiramida trygonalna. Czą­s­­­­tecz­ka liniowa, wolne pary w podstawie BPT (między nimi 120 ^o). Określ kształt anionu I₃^-

Cząsteczka typu AX₃ liczba przestrzenna (m + n) =3

Geometria par elektronowych COCl₂ (24e,fosgen) trygonalna

i wiązań atomu centralnego trygonalna.

Cząsteczki płaskie trójkątne

Określ kształt jonu CO₃^2-

i cząsteczek C₂H₄ , H₂CO i AlCl₃

Cząsteczka typu AX₃E, liczba przestrzenna (m + n) = 4

Geometria par elektronowych i wiązań atomu centralnego tetraed­rycz­na. Cząsteczka pira­midalna, rozpatrujemy tylko atomy H-H-H-N. Kąt H-N-H nieco mniejszy niż 109,5 ^o (teoretyczny) Określ kształt jonu SO₃^2-

Cząsteczka typu AX₃E₂,liczba przestrzenna (m + n) = 5

Geometria wolnych par elektronowych i wiązań atomu centralnego -bipiramida trygonal­na. Wolne pary elektro­no­we w podstawie bipira­midy. Kształt cząsteczki płaski po­dob­ny do litery T. Kąty F-Cl-F nieco mniejsze od 90 ^o z powodu ste­rycz­nego (przestrzennego) oddziaływania wolnych par elektronowych. Określ kształt cząsteczki ICl₃.

Cząsteczka typu AX₄, liczba przestrzenna (m + n) = 4 (m + n = 4) tetraedr

Metan CH₄ 8e jon chloranowy (VII) ClO₄^- 32e

Geometria par elektronowych i wiązań atomu centralnego tetraedrycz­na. Kształt cząsteczki tetra­ed­ryczny. Kąt X-A-X 109,5 ^o. Określ kształt jonów PH₄⁺, PO₄^3-, SO₄^2- i NO₄^3-. Określ kształt cząsteczki SiCl₄.

Cząsteczka typu AX₄E, liczba przestrzenna (m + n) = 5

Geometria par elektronowych i wiązań atomu centralnego BPT

Wolna para elek­tro­nowa w podstawie piramidy. Cząsteczki o kształcie nieco wygiętej huśtawki.

Określ kształt cząsteczek TeCl₄

Cząsteczka typu AX₄E₂ liczba przestrzenna (m + n) = 6

Geometria par elektronowych (jedna) i wiązań atomu centralnego (pięć) - oktaed­ryczna. Kształt cząsteczki płaski kwadratowy. Roz­patrujemy tyl­ko atomy Xe i F. Nie rozpatrujemy wolnych par elektronowych. Kąt mię­dzy parami elektronowymi wynosi 180 ^o.

Określ kształt jonów ICl₄^-.

Cząsteczka typu AX₅ liczba przestrzenna (m + n) = 5

Geometria wolnych par elektronowych (tutaj brak) i wiązań atomu centralnego bipiramida trygonalna. Kształt cząsteczki BPT. Kąt Cl-P-Cl w płaszczyźnie podstawy 120 ^o. Długości wiązań ekwatorialnych i aksjalnych różne (przy tych samych podstawnikach). Określ kształt cząsteczki AsF₅.

Cząsteczka typu AX₅E, liczba przestrzenna (m + n) = 6

Geometria wolnych par elektronowych (jedna) i wiązań (pięć) atomu centralnego oktaedryczna. Cząsteczki o kształcie nieco zniekształconej piramidy o podstawie kwadratowej.

Określ kształt anionów SbF₅^2-

Cząsteczka typu AX₆, liczba przestrzenna (m + n) = 6

Geometria wolnych par elektronowych (brak) i wiązań (sześć) atomu centralnego i kształt cząsteczki ok­ta­ed­ryczny. Kąty FSeF 90 ^o lub 180 ^o. Określ kształt TeO₆^6- i PF₆^-.

8

---