VSEPR teorie (zkratka anglického Valence Shell elektronový pár odpuzování , ve francouzském RPECV „odpuzování elektronických párů valenční vrstvy“) je metoda určená k predikci geometrie molekuly založené na teorii odpuzování elektronů SE K valenční skořápka . Je také známá pod názvem „Gillespie theory“ (nebo Nyholm - Gillespie theory ).
Byl to Brit Nevil Sidgwick a Herbert Powell z Oxfordské univerzity, kteří v roce 1940 navrhli korelaci mezi molekulární geometrií a počtem valenčních elektronů. V roce 1957 na University College London , Ronald Gillespie a Ronald Sydney Nyholm používají tuto myšlenku přijít s podrobnějším teorie. V roce 1958 se Gillespie přestěhoval na McMaster University v Ontariu a pokračoval ve vývoji a zdokonalování teorie, takže je považován za skutečného původce této teorie. Metoda VSEPR je pokračováním myšlenek na chemické vazby GN Lewise (1916).
Metoda VSEPR je založena na určitém počtu předpokladů, zejména pokud jde o povahu vazeb mezi atomy:
Ve zbývající části tohoto úseku, a v závislosti na používané metody VSEPR, jeden na vědomí, centrální atom molekuly studovaného .
Nezávazné dublety, to znamená páry elektronů patřících k centrálnímu atomu A, které nejsou zapojeny do vazeb, budou označeny E a jejich počtem m .
Pojiva dublety, to znamená, že páry elektronů jsou zapojeny do vazby mezi centrální atom A a další atom označíme X . Počet vázaných dubletů bude označen n .
Poznámka: Pokud jde o geometrii molekuly multi-vazba je podobný jednoduchou vazbou, která znamená, že n je jednoduše roven počtu atomů vázaných na A .
Jednoduché molekuly, jejichž geometrii lze snadno definovat pomocí metody VSEPR, mají tedy tvar: AX n E m
Metoda AX umožňuje definovat následující obrázky. Molekulární geometrie jsou pojmenovány pouze po atomových pozicích, ne po elektronovém uspořádání. Například popis AX 2 E 2 jako ohnuté molekuly znamená, že tři atomy AX 2 nejsou v přímé linii, přestože volné dublety pomáhají určit geometrii.
Typ | Geometrie | Příklady |
---|---|---|
AX 1 E 0 (AX 1 ) | Lineární | HF |
AX 1 E 1 | Lineární | CN - |
AX 1 E 2 | Lineární | O 2 |
AX 1 E 3 | Lineární | HCl |
AX 2 E 0 (AX 2 ) | Lineární | BeCl 2 , CO 2 |
AX 2 E 1 | Loket | SO 2 , O 3 |
AX 2 E 2 | Loket | H 2 O |
AX 2 E 3 | Lineární | KrF 2 , XeF 2 |
AX 3 E 0 (AX 3 ) | Trigonale plán | BF 3 , AlCl 3 |
AX 3 E 1 | Trigonální pyramida | NH 3 |
AX 3 E 2 | Tvar | ClF 3 , BrF 3 |
AX 4 E 0 (AX 4 ) | Čtyřstěn | CH 4 |
AX 4 E 1 | Houpačka | SF 4 |
AX 4 E 2 | Čtverec (plán) | XeF 4 |
AX 5 E 0 (AX 5 ) | Trigonální bipyramid | PCl 5 |
AX 5 E 1 | Čtvercová pyramida | BrF 5 |
AX 6 E 0 (AX 6 ) | Osmistěn | SF 6 |
AX 6 E 1 | Pětiúhelníková pyramida | XeOF 5 - |
AX 7 E 0 (AX 7 ) | Pětiúhelníkový bipyramid | POKUD 7 |
AX 5 E 2 | Pentagon (plán) | XeF 5 - |
AX 8 E 0 (AX 8 ) | Čtvercový antiprismatický | [XeF 8 ] 2- |
Sterické číslo m + n |
Základní geometrie 0 nezávazný dublet m = 0 |
1 nezávazný dublet m = 1 |
2 nezávazné dublety m = 2 |
3 nezávazné dublety m = 3 |
---|---|---|---|---|
1 |
lineární |
|||
2 |
lineární |
lineární |
||
3 |
trojúhelník (rovina) |
loket |
lineární |
|
4 |
čtyřstěn |
trigonální pyramida |
loket |
lineární |
5 |
trigonální bipyramid |
houpačka |
Tvar |
lineární |
6 |
osmistěn |
čtvercová pyramida |
čtverec (plán) |
|
7 |
pětiúhelníkový bipyramid |
pětiboká pyramida |
pětiúhelník (letadlo) | |
8 |
čtvercový antiprismatický |
Dosud jsme uvažovali, že vazby mezi atomy mají stejnou délku, hrubou aproximaci a jsou daleko od reality. Délka vazby se skutečně liší v závislosti na použitých atomech a typu vazby (jednoduchá vazba, dvojná vazba , trojná vazba , aromatická vazba ...)
Je možné určit vzdálenost oddělující dva atomy experimentálně, i když to není konstantní a závisí na médiu. Je však možné definovat průměrnou hodnotu.
Metoda s kovalentními paprskyJako první aproximaci můžeme asimilovat atomy do koulí, jejichž poloměr se rovná poloměru kovalence . Délka vazby pak bude dána součtem poloměrů kovalence zúčastněných atomů:
s kovalentním poloměrem prvního atomu a kovalentním poloměrem druhého atomu.
Metoda zohledňující rozdíl v elektronegativitěProtože každý z atomů má jinou elektronegativitu , ovlivňuje to také délku vazeb; konkrétněji silný rozdíl v elektronegativitě znamená významné zkrácení vazby. Můžeme tedy stanovit následující (empirický) vzorec:
s kovalentním poloměrem prvního atomu (v pikometrech ) a kovalenčním poloměrem druhého atomu (v pikometrech), což je rozdíl v elektronegativitě mezi dvěma atomy (podle Paulingovy stupnice ).
Vliv více dluhopisůVýše uvedené vzorce umožňují vypočítat délky jednotlivých vazeb s relativně nízkou chybovostí. Z těchto měření lze snadno získat údaje z více odkazů.
Dvojná vazba je v průměru 86% z délky jednoduché vazby. Trojná vazba je v průměru 78% délky jednoduché vazby.
Aromatické vazby, například vazby přítomné v molekule benzenu , jsou například mezi jednoduchými vazbami a dvojnými vazbami:
I když metoda VSEPR umožňuje uspokojivě předpovídat geometrii jednoduchých molekul, pro které je snadný výběr centrálního atomu, zůstává obtížnější ji aplikovat a je nedostatečná, pokud jde o předpovídání geometrie složitějších molekul. Například, všechny atomy z ethylenu molekuly (CH 2 = CH 2 ), jsou umístěny ve stejné rovině, která nemůže být předpovězena s modelem. Pokročilejší modely umožňují překonat tyto nedostatky, jako je teorie molekulárních orbitalů .
Kromě toho molekuly, atomy, elektrony, nukleony nejsou pevné struktury v čase a prostoru. Jejich relativní polohy se mění v čase a v závislosti na médiu (viz infračervená spektroskopie - elektron ). Je třeba si uvědomit, že tato teorie je ve srovnání s kvantovou chemií a digitální chemií zjednodušující .