„Valence Shell“ elektronų porų atstūmimo teorija (VSEPR) yra molekulinis modelis, skirtas nuspėti geometrija iš atomų, sudarančių a molekulė kur elektrostatinės jėgos tarp molekulės valentiniai elektronai yra sumažintos aplink centrinę atomas.
Po dviejų mokslininkų, kurie ją sukūrė, teorija taip pat žinoma kaip Gillespie – Nyholm teorija). Anot Gillespie, Pauliaus atskirties principas yra svarbesnis nustatant molekulinę geometriją nei elektrostatinės atstumties poveikis.
Remiantis VSEPR teorija, metanas (CH4) molekulė yra tetraedras, nes vandenilio ryšiai atstumia vienas kitą ir tolygiai pasiskirsto aplink centrinį anglies atomą.
VSEPR panaudojimas molekulių geometrijai numatyti
Negalite naudoti molekulinės struktūros numatyti molekulės geometrijos, nors galite naudoti Lewiso struktūra. Tai yra VSEPR teorijos pagrindas. Valentinės elektronų poros natūraliai išsidėsto taip, kad jos būtų kuo toliau viena nuo kitos. Tai sumažina jų elektrostatinį atstumą.
Paimkime, pavyzdžiui, BeF2. Jei pažiūrėsite į šios molekulės Lewis struktūrą, pamatysite, kad kiekvienas fluoro atomas yra apsuptas valentės elektronų porų, išskyrus po vieną elektroną, kurį kiekvienas fluoro atomas turi, prijungtą prie centrinio berilio atomas. Fluoro valencijos elektronai traukiasi kuo toliau arba 180 °, suteikdami šiam junginiui linijinę formą.
Jei pridėsite dar vieną fluoro atomą, kad susidarytumėte BeF3, toliausiai valentinių elektronų poros, kurias gali gauti viena nuo kitos, yra 120 °, sudarančios trigonalinę plokštumos formą.
Dvigubos ir trigubos obligacijos VSEPR teorijoje
Molekulinę geometriją lemia galimos elektronų vietos valentiniame apvalkale, o ne pagal tai, kiek porų yra valentiniai elektronai. Pažiūrėkite, kaip modelis veikia molekulę su dvigubais ryšiais anglies dvideginis, CO2. Nors anglis turi keturias jungiamųjų elektronų poras, šioje molekulėje yra tik dvi vietos elektronų (kiekviename iš dvigubų jungčių su deguonimi). Repulsija tarp elektronų yra mažiausia, kai dvigubi ryšiai yra priešingose anglies atomo pusėse. Tai sudaro linijinę molekulę, kurios jungties kampas yra 180 °.
Kitas pavyzdys - karbonato jonas, CO32-. Kaip ir anglies dioksidas, aplink centrinį anglies atomą yra keturios valentinių elektronų poros. Dvi poros yra viengubuose ryšiuose su deguonies atomais, o dvi poros yra dvigubo ryšio su deguonies atomu dalis. Tai reiškia, kad yra trys elektronų vietos. Repulsija tarp elektronų yra sumažinta, kai deguonies atomai sudaro lygiakraštį trikampį aplink anglies atomą. Todėl, VSEPR teorija prognozuoja, kad karbonato jonas įgaus trigonalią plokščią formą su 120 ° kampu.
VSEPR teorijos išimtys
„Valence Shell“ elektronų porų atstūmimo teorija ne visada numato teisingą molekulių geometriją. Išimčių pavyzdžiai:
- pereinamojo metalo molekulės (pvz., CrO3 yra trigonalinis bipiramidinis, TiCl4 yra tetraedrinis)
- nelyginių elektronų molekulės (CH3 yra plokštumos, o ne trigonalinės piramidės)
- kai AX2E0 molekulės (pvz., CaF2 jungties kampas yra 145 °)
- kai AX2E2 molekulės (pvz., Li2O yra tiesinė, o ne išlenkta)
- kai AX6E1 molekulės (pvz., XeF6 yra aštuonkampis, o ne penkiakampis piramidinis)
- kai AX8E1 molekulės
Šaltinis
R.J. Gillespie (2008), Koordinavimo chemijos apžvalgos, vol. 252, p. 1315-1327, „Penkiasdešimt VSEPR modelio metų“