Формы молекул
Введено| English | Значение |
|---|---|
| VSEPR theory/ˈvespə ˈθɪəri/ | теория отталкивания валентных электронных пар (ВОЭП) |
| lone pair/ləʊn peə/ | неделящая электронная пара |
| tetrahedral/ˌtetrəˈhiːdrəl/ | тетраэдрическая форма |
| bonding pair/ˈbɒndɪŋ peə/ | связывающая электронная пара |
| bond angle/bɒnd ˈæŋɡl/ | угол связи |
| octahedral/ˌɒktəˈhiːdrəl/ | октаэдрическая форма |
Почему молекулы имеют форму
- Для предсказания формы используйте теорию VSEPR.
- Электронные пары вокруг центрального атома отталкиваются друг от друга как можно дальше.
- Неподелённые пары отталкивают сильнее всего, уменьшая углы.
Теория VSEPR гласит, что форма молекулы определяется:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Одинаковые заряды отталкиваются, поэтому электронные пары отталкивают друг друга, минимизируя отталкивание, что фиксирует форму.
Молекула с четырьмя связывающими парами и без неподеленных пар (например, метан) является:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Четыре пары отталкиваются под углом ~109,5°.
Неподелённые пары давят сильнее
- Неподелённая пара (не участвующая в связи) отталкивает сильнее, чем связывающая пара.
- Каждая неподелённая пара уменьшает связывающий угол примерно на $2.5°$.
- Именно поэтому у $\text{NH}_3$ ($107°$) и $\text{H}_2\text{O}$ ($104.5°$) валентные углы меньше, чем у $\text{CH}_4$ ($109.5°$).
Модель молекулы показывает форму ковалентной молекулы
Формы молекул
электронные пары отталкиваются (VSEPR)
Электронные пары расходятся максимально далеко; неподеленные пары сжимают угол связи.
Почему угол связи в воде (104,5°) меньше, чем в метане (109,5°)?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Неподеленные пары отталкиваются сильнее, чем связывающие пары; две неподеленные пары в воде сжимают угол H–O–H ниже 109,5°.
Формы
| Молекула | Форма | Угол |
|---|---|---|
| $\text{CO}_2$ | линейная | $180°$ |
| $\text{BF}_3$ | тригонально-планарная | $120°$ |
| $\text{CH}_4$ | тетраэдрическая | $109.5°$ |
| $\text{NH}_3$ | пирамидальная | $107°$ |
| $\text{H}_2\text{O}$ | угловая | $104.5°$ |
| $\text{SF}_6$ | октаэдрическая | $90°$ |
Распространённые формы VSEPR от линейной (180°) до октаэдрической (90°)
Метан (CH₄) является:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Четыре связывающие пары и отсутствие неподеленных пар дают тетраэдрическую форму при 109,5°.
Сопоставьте каждую молекулу с её формой.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
CO₂ = линейная (180°); BF₃ = треугольная плоская (120°); NH₃ = пирамидальная (107°).
Сопоставьте каждое электронное расположение с его формой.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Электронные пары отталкиваются, чтобы максимально разойтись; неподелённые пары отталкиваются сильнее, поэтому они уменьшают угол.
VSEPR предсказывает форму молекулы на основе числа электронных пар вокруг центрального атома, причём неподелённые пары отталкиваются сильнее связывающих пар.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Именно это дополнительное отталкивание неподелённых пар объясняет, почему у воды (104,5°) угол меньше, чем у метана (109,5°).
Не забывайте о неподелённых парах
- Неподелённые пары отталкиваются сильнее, чем связывающие, поэтому они уменьшают связывающие углы.
- Вода (2 неподелённых пар) имеет изогнутую форму при угле ~104.5°; аммиак (1 неподелённая пара) — ~107°.
Вы поняли
- VSEPR: электронные пары отталкиваются и распределяются как можно дальше
- Неподелённые пары отталкиваются сильнее, чем связывающие пары (≈ $2.5°$ каждая).
- линейная $180°$, тригонально-планарная $120°$, тетраэдрическая $109.5°$, пирамидальная $107°$, угловая $104.5°$, октаэдрическая $90°$