2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U većini molekula koje svakodnevno koristimo u hemiji, elektronski parovi u valentnoj ljusci centralnog atoma dijele drugi atomi. Međutim, postoje mnoge druge poliatomske molekule i joni u kojima centralni atom ima povremeni par elektrona koji nisu zajednički. Ovi parovi, takođe poznati kao nevezujući parovi, imaju važne implikacije na geometriju molekula.
Na primjer, u molekulu amonijaka (NH3), dušik ima četiri para elektrona u svojoj valentnoj ljusci, od kojih su tri zajednička sa atomima vodonika, a jedan od parova nije zajednički. Distribucija geometrije minimizira odbijanja između četiri para elektrona, budući da je geometrija tipa tetrahedral. Od četiri vrha koje ima tetraedar, tri su zauzeta atomima vodonika, a četvrti vrh nevezujućim parom elektrona, ili nisu zajednički, kao što vidimo na sljedećoj slici:
Geometrija koja proizlazi iz ove distribucije je piramida trigonalnog tipa, koja ima bazu koja se sastoji od tri atoma vodika.
Lewisova struktura za molekul vode (H2O) govori nam da kiseonik ima četiri para elektrona u svojoj valentnoj ljusci, tako dakoja su dva zajednička sa atomima vodonika, a druga dva nisu zajednička. Kao iu prethodnom slučaju, geometrijska distribucija četiri para elektrona je tetraedarskog tipa. Dva vrha koje ima tetraedar su ispunjena atomima vodonika, a druga dva su zauzeta parovima elektrona koji nisu zajednički, što nam posledično daje ugaonu geometriju molekula, kao što se vidi na sledećoj slici:
Dakle, kako u slučaju amonijaka, tako iu slučaju molekula vode, uglovi veze koje oni predstavljaju su analizirani eksperimentalno, oni su nešto manji od ugla koji predstavlja tetraedar (109, 5.).
Razlog za to je različita priroda parova elektrona koji se nalaze u valentnoj ljusci: nevezujući ili nepodijeljeni parovi elektrona imaju mnogo veću prostornu potrebu od parova elektrona koji su zajednički. Nedijeljene elektrone privlači samo centralno jezgro atoma, dok su elektroni koji se dijele pod privlačenjem dva različita jezgra koja pripadaju dva atoma.
Slijedom toga, vezni uglovi koji nastaju imaju tendenciju blagog zatvaranja, a ovaj efekat je mnogo vidljiviji u molekuli vode nego u molekuli amonijaka, budući da u H2O centralni atom ima dva para elektrona koji nisuveziva, dok u amonijaku ima samo jedno. Ugao veze između H-N-H je 107,5º, što je veće od ugla veze između H-O-H, koji iznosi 104,5º.
U slučaju molekula sa višestrukim vezama, njihova geometrija se takođe može razumeti ako primenimo model odbijanja između različitih parova elektrona prisutnih u valentnoj ljusci. Tako bi, na primjer, struktura molekula etena (C2H4) bila:
Jasno vidimo da između dva atoma ugljika postoji dvostruka veza. Iako je svaki od atoma ugljika u skladu s pravilom okteta, da bismo znali geometriju molekule, potrebno je uzeti u obzir samo tri položaja, budući da dva para elektrona koji se dijele između ugljika zauzimaju istu poziciju., internuklearna zona. Stoga je geometrija koju predstavlja svaki od atoma ugljika poznata kao ravan trokut. Ali, povećani prostorni zahtjevi elektronskih parova u istoj poziciji mijenjaju geometriju, pa su tako uglovi veze donekle drugačiji od teoretskih uglova od 120º.
Slično, Lewisova struktura za molekulu CO2 je linearna geometrija:
Atom ugljenika ima četiri para elektrona u svojoj valentnoj ljusci, ali što se geometrije tiče, oni zauzimaju samo dva položaja i kako minimiziratiodbijanje je stvaranje geometrijske linearne molekule.
