'
Articles

7.4: Yksinäisiä pareja sisältävät molekyylit

author
2 minutes, 36 seconds Read

VSEPR-teoria pystyy selittämään ja ennustamaan yksinäisiä pareja sisältävien molekyylien muodot. Tällöin sekä yksinäisten parien että sidosparien katsotaan hylkivän ja välttelevän toisiaan. Koska esimerkiksi SnCl2-molekyylissä on kaksi sidosta, sen voisi olettaa olevan BeCl2:n tavoin lineaarinen. Jos kuitenkin piirretään Lewis-diagrammi, löydetään Sn-atomin valenssikuoresta sekä yksinäinen pari että kaksi sidosparia:

Kuvio \(\PageIndex{1}\).

Yksinäinen pari vaikuttaa myös ammoniakin, NH3:n, rakenteeseen. Koska tämä molekyyli noudattaa oktettisääntöä, N-atomia ympäröi neljä elektroniparia:

Jos nämä parit olisivat kaikki ekvivalentteja, odottaisimme niiden välisen kulman olevan säännöllinen tetraedrikulma 109,5°. Kokeellisesti on havaittu, että kulma on hieman pienempi, nimittäin 107°. Tämäkin johtuu siitä, että yksinäinen pari on ”paksumpi” kuin sidosparit ja pystyy puristamaan ne lähemmäksi toisiaan.

Kuvio \(\PageIndex{1}\): Yksinäisen parin ja sidosparin elektronipilvien vertailu. (a) Ammoniakkimolekyylin typen yksinäinen elektronipari. (b) Yksi ammoniakkimolekyylin kolmesta sidoselektroniparista. Kummastakin elektronipilvestä on piirretty rajaviivat, jotka sulkevat sisäänsä yhtä suuret prosenttiosuudet. Huomaa, että yksinäinen pari (a) vie enemmän tilaa (on ”paksumpi”) typen ytimen lähellä kuin sidospari (b).

H2O-molekyylin elektronirakenne muistuttaa NH3:n elektronirakennetta sillä erotuksella, että yksi sidospari on korvattu yksinäisellä parilla:

Kuvio \(\PageIndex{2}\). Jälleen kerran, koska ne esiintyvät usein, on viisasta painaa nämä mieleen. Huomaa erityisesti, että molekyylin muoto kuvataan ytimien eikä elektronipilvien geometrian avulla. Esimerkiksi NH3-molekyylin muoto kuvataan trigonaalisena pyramidina, koska N-ydin muodostaa pyramidin huipun hieman H-ytimien muodostaman tasasivuisen kolmion yläpuolella. Vaikka elektroniparipilvet on järjestetty likimääräisesti tetraedriksi N-ytimen ympärille, on virheellistä kuvata molekyylin muotoa tetraedriksi. Atomiytimet eivät ole tetraedrin kulmissa.

Esimerkki \(\PageIndex{1}\) : Molekyyligeometria

Kuvaile ja kuvaa seuraavien molekyylien geometria: (a) GaCl3, (b) AsCl3 ja (c) AsOCl3.

Ratkaisu

a) Koska alkuaine gallium kuuluu ryhmään III, sillä on kolme valenssielektronia. GaCl3:n Lewis-diagrammi on siis

Koska Ga-atomin ympärillä on kolme sidosparia eikä yhtään yksinäistä paria, päättelemme, että kolme Cl-atomia on sijoitettu trigonaalisesti ja että kaikki neljä atomia ovat samassa tasossa.

b) Arseeni kuuluu ryhmään V ja sillä on siis viisi valenssielektronia. AsCl3:n Lewis-rakenne on siis

Koska yksinäinen pari on läsnä, tämän molekyylin muoto on trigonaalinen pyramidi, jossa As-ydin on hieman Cl-ytimien muodostaman tasasivuisen kolmion yläpuolella.

c) AsOCl3:n Lewis-diagrammi on samanlainen kuin AsCl3:n.

Kuvio \(\PageIndex{2}\) : Elektroniparien sijoittelu ja yksinäisiä pareja sisältävien molekyylien muodot. Sidosparit on merkitty värillä, ja ne on tarkoituksella tehty hyvin ohuiksi kaavamaisen vaikutuksen vuoksi. Yksinäiset parit on merkitty harmaalla. Huomaa, että näiden molekyylien geometria on kuvattu ytimien eikä elektroniparien avulla; se on kuvattu kuvassa esitettyjen pallo- ja sauvakaavioiden avulla.
Sen vuoksi, että sidospareja on neljä, molekyyli on tetraedrinen. Kunkin tällaisen molekyylin luonnokset ovat

VSEPR-teoriaa voidaan soveltaa myös molekyyleihin, joissa on viisi ja kuusi valenssielektroniparia, joista osa on yksinäisiä pareja. Emme ole sisällyttäneet tällaisia lajeja tähän, koska suurin osa yhdisteistä kuuluu kuvaamiimme luokkiin.

Tekijät

  • Ed Vitz (Kutztownin yliopisto), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (Minnesota Rochesterin yliopisto), Tim Wendorff ja Adam Hahn.

Similar Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.