Теория отталкивания электронных пар валентных орбиталей

Теория отталкивания электронных пар валентных орбиталей, ОЭПВО, это супер-простая техника для предсказания формы или геометрии атомных центров в малых молекулах и молекулярных ионах:

Важно отметить, что атомные центры с геометрией, определенной ОЭПВО, могут быть соединены вместе в молекулярные структуры, такие как циклогексан и глюкоза:

Такая молекулярная строительно-блочная логика может быть продлена, что позволяет таким большим биомолекулярным структурам, как ДНК, быть смоделированой и понятой:

Эта страница имеет дело с геометрией лигандов относительно единичных атомных центров, и чтоб помочь пониманию этого есть ряд учений, связанных с этой страницей, чтобы проверить ваши знания.

Общие базовые структуры ОЭПВО
Реальные неизвестные виды

Поисковые запросы реальных химических образований на основе геометрии ОЭПВО можно сделать с помощью веб-базы данных химичекой реакции Химического Тезауруса [также мета-синтеза].

Cайт Исследователь Молекулярной структуры CoolMolecules классифицирует молекулы по форме / геометрии центрального атома, и все структуры получены из экспериментальных данных. Поисковые запросы по обширной базе данных могут быть сделаны с помощью атома, формы, экспериментального метода и молекулы могут быть повернуты. Очень рекомендуется.


Техника ОЭПВО

Шесть или около того шагов, которые необходимы для создания геометрии ОЭПВО атомного центра, такого как:

Углерод в метане, CH4
Азот в аммиаке, NH3
Ксенон в ксеноновом тетрафториде, XeF4
Йод в йодид-дифториде иона, [IF2]–

Вначале, определите число электронов на внешней (валентность) орбитали относительно центрального атома (C, N, Xe, I, итд.):

Карбон, например, имеет arbon, for example has четыре валентных электрона, нитроген 5 и т.д.

Во-вторых, найдите валентность и число электронов, связанных с лигандом X:

 

Третье, постройте правильную структуру по Льюису молекулы, с указанием всех связей, и всех неподеленных пар (нескрепленных пар) электронов.

Если структура является молекулярным ионом, добавьте один валентный электрон для каждого отрицательного заряда и удалите один валентный электрон для каждого положительного заряда.

Не все структуры Льюиса имеют восемь электронов относительно центрального атома А (как отмечено очень простой октетной теорией Льюиса). Например,

Серная кислота, H2SO4, имеет две моновалентные функции OH и два атома кислорода, соединенные вдвойне, которые ведут себя как отдельные лиганды:

Пентахлорид фосфора, PCl5, имеет 10 электронов:

 

Четвертое, определите "общее координационное число" центрального атома, где:

общее координационное число =
                  количество пар электронов =
                                    кол-во электронов на внешней орбитали, деленное на 2

Метан, CH4, аммиак, NH3, ион аммония, [NH4]+ и нитранион (ион амида), [NH2]–, [выше] все имеют 8 электронов на валентной орбитали центрального атома и все имеют общее координационное число 4.

 

2 шарика           3 шарика        4 шарика               5 шарика                          6 шарика

 

2 воздушных шарика дают линейную геометрию

3 воздушных шарика дают плоскую тригональную геометрию

4 воздушных шарика дают тетраэдрическую геометрию

5 воздушных шариков дают тригональную бипирамидальную геометрию

6 воздушных шариков дают октаэдрическую геометрию

Шестое, существует две настройки, обязательные по методике ОЭПВО для поиска геометрии атомного центра:

Одинокие пары электронов (нескрепленные пары) учитываются при определении общего координационного числа и геометрии ОЭПВО, но они не используются при определении геометрии атомной центра, используются только атомы:

Например, кислород воды имеет две облигационные электронные пары (зеленые) и две нескрепленные "одинокие" электронные пары (синие), дающие общую координацию ОЭПВО в количестве 4.

Но геометрия определяется соотношением между атомами H-O-H и вода, как говорят, "связной" или "угловой" формы в 104.5°.

connected or corner

4 balls

 

Одинокие-пары электронов (синий), ведут себя так, как будто они немного больше, чем связанные электронные пары (зеленый) и действуют, чтобы исказить геометрию атомного центра, так что углы связей немного меньше, чем ожидалось:

Метан, CH4, имеет совершенный четырехгранный угол связи 109° 28' (109.47°), в то время как угол связи аммиака H-N-H, H3N:, едва меньше 107°:

3 1 large bead

4 balls

 

 

 

От Starjester1 как проект класса Награды Химии:

 

 


Система AXE

Американские по общей химии учебники - по какой-то причине не британские - утвердили отличную систему AXmEn, где А центральный атом, m число лиганды X и n число несвязанных неподеленных пар электронов, Е, вокруг центрального атома.

В этой системе:

метан, CH4, это AX4
аммиак, H3N:, это AX3E1
вода, H2O, это AX2E2

Обратите внимание, обозначения AXmEn могут приводить к той же общей геометрии или форме:

Например:

AX2E1 и AX2E2 оба строят связанную или угловую геометрию
AX2 и AX2E3 оба предполагают линейную геометрию


Модели в пространстве AXE

Система AXE дает порождает образец, по которому различные атомные геометрические формы могут быть определены / назначены:

 

Пара более продвинутых примеров:

 

Students: What you should knowЧтобы быть опытным в химии в университетском начальном уровне [американский AP, британский AS / A2 или французский бакалавриат] совершенно необходимо быть в состоянии распознавать ОЭПВО геометрию, знать соответствующие названия и выработать ОЭПВО структуры из формулы систем AEX, перечисленных ниже:

AX2
AX3
AX4
AX5
AX6
AX3E1 
AX2E2

В университетском уровне, все атомные геометрии центра (плюс связанные точечные группы) должны быть известны:


 
 

Линейная

Линейная

 

 

Тригональная плоская

Тригональная плоская

 

Тетраэдрическая (четырехгранная

Тетраэдрическая (четырехгранная

 

Тригональная бипирамидальная
 

Тригональная бипирамидальная

 

 

Восьмигранная

Восьмигранная

 

 

Пятиугольная бипирамидальная

Пятиугольная бипирамидальная

 

Связанная или угловая

Связанная или угловая

 

 

Тригональная пирамидальная

Тригональная пирамидальная

 

 

Связанная или угловая

Связанная или угловая

 

Козлы или качели

Козлы или качели

 

 

T-образная

T-образная

 

 

Линейная

Линейная

 

Квадратно-пирамидальная

Квадратно-пирамидальная

 

 

T-образная

T-образная
 

Ploskakvadratnaya

 

 

Линейная

Линейная

 

 

 

 

 

 

© Марк Р. Лич 1999-2009

Вопросы, предложения, баги, ошибки, опечатки...

Если у вас есть:

Запросы

Комментарии

Предложения

Предложения по ссылкам

Баги, опечатки или отчеты о грамматических ошибках к этой странице, пожалуйста, свяжитесь с Марком Р. Личем, автором, используя mrl@meta-synthesis.com

Этот бесплатный веб-сайт открытого доступа является действующим проектом и ваш вклад ценится.

Оригинал статьи находится здесь