Valence Shell elektron páros repulációs elmélet (VSEPR) egy molekuláris modell a geometria alkotó atomok közül a molekula ahol a molekula közötti elektrosztatikus erők vegyérték elektronok minimalizálva vannak egy központi körül atom.
Az elmélet Gillespie – Nyholm elméletként is ismert, a két tudós kifejlesztése után. Gillespie szerint a Pauli kizárási elv A molekuláris geometria meghatározásában sokkal fontosabb, mint az elektrosztatikus taszítás hatása.
A VSEPR elmélete szerint a metán (CH4) molekula egy tetraéder, mivel a hidrogénkötések visszaszorítják egymást és egyenletesen oszlanak el a központi szénatom körül.
A VSEPR használata a molekulák geometriájának előrejelzésére
Nem használhat molekuláris szerkezetet a molekula geometriájának előrejelzésére, bár használhatja a Lewis-struktúra. Ez az alapja a VSEPR elméletnek. A valencia elektronpárok természetesen úgy vannak elrendezve, hogy a lehető legtávolabb legyenek egymástól. Ez minimalizálja az elektrosztatikus repulációt.
Vegyük például a BeF-et
2. Ha megnézed ennek a molekulanak a Lewis-szerkezetét, akkor láthatja, hogy minden fluoratomot valencia vesz körül elektronpárok, kivéve azt az egy elektront, amelyben minden fluoratom kapcsolódik a központi berilliumhoz atom. A fluorvalencia elektronok a lehető legtávolabb vagy 180 ° -on húzódnak egymástól, ezáltal a vegyület lineáris formát kap.Ha hozzáad egy újabb fluoratomot a BeF előállításához3, a legmagasabb a valencia elektronpárok egymástól való elérése: 120 °, ami trigonális sík alakú.
Kettős és hármas kötvények a VSEPR elméletben
A molekuláris geometriát az elektronok lehetséges elhelyezkedése a valenciahéjában határozza meg, nem pedig az, hogy hány hány pár valencia elektron van jelen. Tekintse meg, hogy miként működik a modell kettős kötéssel rendelkező molekula esetében szén-dioxid, CO2. Míg a szénnek négy pár kötõ elektronja van, addig csak két helyen vannak elektronok ebben a molekulában (mindegyikben az oxigénnel kettõs kötések vannak). Az elektronok közötti repuláció legkevésbé akkor van, ha a kettős kötések a szénatom másik oldalán vannak. Ez egy lineáris molekulát képez, amelynek 180 ° -os kötési szöge van.
Egy másik példa: vegye figyelembe a karbonát-iont, CO32-. A szén-dioxidhoz hasonlóan, a központi szénatom körül négy pár vegyérték-elektron van. Két pár egyszeres kötésben van oxigénatomokkal, míg két pár oxigénatommal rendelkező kettős kötés részét képezi. Ez azt jelenti, hogy az elektronoknak három hely van. Az elektronok közötti replikációt minimálisra kell csökkenteni, ha az oxigénatomok egyenlő oldalú háromszöget alkotnak a szénatom körül. Ebből adódóan, VSEPR elmélet azt jósolja, hogy a karbonát-ion trigonális sík alakú lesz, 120 ° -os kötési szöggel.
Kivételek a VSEPR elmélethez
A Valence Shell elektronpáros repulziós elmélet nem mindig jósolja meg a molekulák helyes geometriáját. Kivételek például:
- átmeneti fém molekulák (például CrO3 trigonális bipiramidális, TiCl4 tetraéder)
- páratlan elektron molekulák (CH3 inkább sík, mint trigonális piramis
- néhány AX2E0 molekulák (például CaF2 kötési szöge 145 °)
- néhány AX2E2 molekulák (például Li2O nem lineáris, hanem hajlított)
- néhány AX6E1 molekulák (például XeF6 inkább oktaéderes, mint ötszögletű piramis
- néhány AX8E1 molekulák
Forrás
R. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews vol. 252. o. 1315-1327, "A VSEPR modell ötven éve"