مثير للإعجاب

نظرية تكافؤ زوج الإلكترون شل

نظرية تكافؤ زوج الإلكترون شل

تعد نظرية تنافر زوج الإلكترون شل (VSEPR) نموذجًا جزيئيًا للتنبؤ بهندسة الذرات التي تشكل جزيئًا حيث يتم تقليل القوى الكهروستاتيكية بين إلكترونات التكافؤ للجزيء حول ذرة مركزية.

تُعرف النظرية أيضًا باسم نظرية غيليسبي - نايلم ، بعد العلماء اللذين طوروها) وفقًا لجيليسبي ، يعتبر مبدأ إقصاء باولي أكثر أهمية في تحديد الهندسة الجزيئية من تأثير التنافر الإلكتروستاتيكي.

وفقا لنظرية VSEPR ، الميثان (CH4) الجزيء هو رباعي الاسطح لأن روابط الهيدروجين تتنافر وتوزع نفسها بالتساوي حول ذرة الكربون المركزية.

استخدام VSEPR للتنبؤ بهندسة الجزيئات

لا يمكنك استخدام التركيب الجزيئي للتنبؤ بهندسة الجزيء ، على الرغم من أنه يمكنك استخدام بنية لويس. هذا هو الأساس لنظرية VSEPR. يتم ترتيب أزواج الإلكترون التكافؤ بشكل طبيعي بحيث تكون بعيدة عن بعضها البعض قدر الإمكان. هذا يقلل من التنافر الكهربائي.

خذ على سبيل المثال ، BeF2. إذا عرضت بنية لويس لهذا الجزيء ، فسترى أن كل ذرة فلورية محاطة بأزواج إلكترون التكافؤ ، باستثناء الإلكترون الواحد الذي تملكه كل ذرة فلورية مرتبطة بذرة البريليوم المركزية. تتفكك إلكترونات التكافؤ الفلوري بعيدًا بقدر الإمكان أو 180 درجة ، مما يعطي هذا المركب شكلًا خطيًا.

إذا قمت بإضافة ذرة فلورية أخرى لصنع لحم البقر3، أبعد ما يمكن الحصول عليه من أزواج التكافؤ الإلكترون من بعضها البعض هو 120 درجة ، والتي تشكل شكل مستو ثلاثي.

سندات مزدوجة وثلاثية في نظرية VSEPR

يتم تحديد الهندسة الجزيئية من خلال المواقع المحتملة للإلكترون في قشرة التكافؤ ، وليس بعدد الأزواج الموجودة في إلكترونات التكافؤ. لنرى كيف يعمل النموذج لجزيء ذو روابط مزدوجة ، ضع في اعتبارك ثاني أكسيد الكربون CO2. بينما يحتوي الكربون على أربعة أزواج من إلكترونات الترابط ، لا يوجد سوى مكانين يمكن العثور على الإلكترونات في هذا الجزيء (في كل رابطة من الروابط المزدوجة بالأكسجين). يكون التنافر بين الإلكترونات أقل عندما تكون الروابط المزدوجة على جانبي ذرة الكربون. هذا يشكل جزيء خطي بزاوية 180 درجة.

على سبيل المثال ، خذ بعين الاعتبار أيونات الكربونات ، CO32-. كما هو الحال مع ثاني أكسيد الكربون ، هناك أربعة أزواج من إلكترونات التكافؤ حول ذرة الكربون المركزية. يوجد زوجان في روابط مفردة مع ذرات الأكسجين ، بينما يمثل زوجان جزءًا من رابطة مزدوجة مع ذرة أكسجين. هذا يعني أن هناك ثلاثة مواقع للإلكترونات. يتم تقليل التنافر بين الإلكترونات عندما تشكل ذرات الأكسجين مثلث متساوي الأضلاع حول ذرة الكربون. لذلك ، تتنبأ نظرية VSEPR بأن أيونات الكربونات سوف تتخذ شكل مستوي ثلاثي الزوايا بزاوية 120 درجة.

استثناءات من نظرية VSEPR

لا تتنبأ نظرية تنافر زوج Valence Shell Electron دائمًا بالهندسة الصحيحة للجزيئات. تشمل أمثلة الاستثناءات ما يلي:

  • جزيئات المعادن الانتقالية (على سبيل المثال ، CrO3 هو ثلاثي الزوايا bipyramidal ، TiCl4 هو رباعي السطوح)
  • جزيئات الغريب الإلكترون (CH3 مستو وليس هرميًا مثلثًا)
  • بعض الفأس2E0 جزيئات (على سبيل المثال ، CaF2 لديه زاوية السندات من 145 درجة)
  • بعض الفأس2E2 الجزيئات (على سبيل المثال ، لي2يا خطي وليس منحنى)
  • بعض الفأس6E1 جزيئات (على سبيل المثال ، XeF6 هو ثماني السطوح بدلا من هرم خماسي)
  • بعض الفأس8E1 جزيئات

مصدر

R.J. Gillespie (2008) ، مراجعات الكيمياء للتنسيق المجلد. 252 ، الصفحات 1315-1327 ، "خمسون عامًا من نموذج VSEPR"