Теорія відштовхування електронних пар валентних орбіталей

Теорія відштовхування електронних пар валентних орбіталей, ОЕПВО, це супер-проста техніка для передбачення форми або геометрії атомних центрів в малих молекулах і молекулярних іонах:

Важливо відзначити, що атомні центри з геометрією, визначеної ОЕПВО, можуть бути пов'язані один з одним в молекулярні структури, такі як циклогексан і глюкоза:

Така молекулярна будівельно-блокова логіка може бути продовжена, що дозволяє таким великим біомолекулярним структурам, як ДНК, бути смоделірованой і зрозумілою:

Ця сторінка має справу з геометрією лігандів щодо одиничних атомних центрів, і щоб допомогти розумінню цього є ряд навчань, пов'язаних з цією сторінкою, щоб перевірити ваші знання.

Загальні базові структури ОЕПВО
Реальні невідомі види

Пошукові запити реальних хімічних утворень на основі геометрії ОЕПВО можна зробити за допомогою веб-бази даних хімічекой реакції Хімічного Тезауруса [також мета-синтезу ].

Cайт Дослідник Молекулярної структури CoolMolecules класифікує молекули за формою / геометрії центрального атома, і всі структури отримані з експериментальних даних. Пошукові запити по великій базі даних можуть бути зроблені за допомогою атома, форми, експериментального методу і молекули можуть бути повернені. Дуже рекомендується.


техніка ОЕПВО

Шість або близько того кроків, які необхідні для створення геометрії ОЕПВО атомного центру, такого як:

Вуглець в метані, CH4
Азот в аміаку, NH3
Ксенон в ксенонові тетрафторид, XeF4
Йод в йодид-дифторида іона, [IF2] -

Спочатку, визначте число електронів на зовнішньому (валентність) орбіталі щодо центрального атома (C, N, Xe, I, ітд.):

Карбон, наприклад, має arbon, for example has чотири валентних електрони, нитроген 5 і т.д.

По-друге, знайдіть валентність і число електронів, пов'язаних з лігандом X:

Третє, побудуйте правильну структуру по Льюїсу молекули, із зазначенням всіх зв'язків, і всіх неподіленого пар (нескріплених пар) електронів.

Якщо структура є молекулярним іоном, додайте один валентний електрон для кожного негативного заряду і видаліть один валентний електрон для кожного позитивного заряду.

Не всі структури Льюїса мають вісім електронів щодо центрального атома А (як зазначено дуже простий октетное теорією Льюїса). наприклад,

Сірчана кислота, H2SO4, має дві моновалентні функції OH і два атоми кисню, з'єднані подвійно, які ведуть себе як окремі ліганди:

Пентахлорид фосфору, PCl5, має 10 електронів:

Четверте, визначте "загальне координаційне число" центрального атома, де:

загальне координаційне число =
кількість пар електронів =
кол-во електронів на зовнішній орбіталі, поділене на 2

Метан, CH4, аміак, NH3, іон амонію, [NH4] + і нітраніон (іон аміду), [NH2] -, [вище] всі мають 8 електронів на валентній орбіталі центрального атома і всі мають загальне координаційне число 4.

2 кульки 3 кульки 4 кульки 5 кульки 6 кульки

2 повітряні кульки дають лінійну геометрію

3 повітряні кульки дають плоску трігональную геометрію

4 повітряні кульки дають тетраедричних геометрію

5 повітряних кульок дають трігональную бипирамидальний геометрію

6 повітряних кульок дають октаедричні геометрію

Шосте, існує дві настройки, обов'язкові за методикою ОЕПВО для пошуку геометрії атомного центру:

Самотні пари електронів (нескріплених пари) враховуються при визначенні загального координаційного числа і геометрії ОЕПВО, але вони не використовуються при визначенні геометрії атомної центру, використовуються тільки атоми:

Наприклад, кисень води має дві облігаційні електронні пари (зелені) і дві нескріплених "самотні" електронні пари (сині), що дають загальну координацію ОЕПВО в кількості 4.

Але геометрія визначається співвідношенням між атомами HOH і вода, як кажуть, "зв'язковий" або "кутовий" форми в 104.5 °.

connected or corner

4 balls

Самотні-пари електронів (синій), поводяться так, як ніби вони трохи більше, ніж пов'язані електронні пари (зелений) і діють, щоб спотворити геометрію атомного центру, так що кути зв'язків трохи менше, ніж очікувалося:

Метан, CH4, має досконалий чотиригранний кут зв'язку 109 ° 28 '(109.47 °), в той час як кут зв'язку аміаку HNH, H3N :, ледь менше 107 °:

3 1 large bead

4 balls

Від Starjester1 як проект класу Нагороди Хімії:


система AXE

Американські по загальній хімії підручники - з якоїсь причини не британські - затвердили відмінну систему AX m E n, де А центральний атом, m число ліганди X і n число незв'язаних неподіленого пар електронів, Е, навколо центрального атома.

У цій системі:

метан, CH4, це AX 4
аміак, H3N :, це AX 3 E 1
вода, H2O, це AX 2 E 2

Зверніть увагу, позначення AX m E n можуть призводити до тієї ж загальної геометрії або формі:

наприклад:

AX 2 E 1 і AX 2 E 2 обидва будують пов'язану або кутову геометрію
AX 2 і AX 2 E 3 обидва припускають лінійну геометрію


Моделі в просторі AXE

Система AXE дає породжує зразок, за яким різні атомні геометричні форми можуть бути визначені / призначені:

Пара більш просунутих прикладів:

Students: What you should know Щоб бути досвідченим в хімії в університетському початковому рівні [американський AP, британський AS / A2 або французький бакалавріат] абсолютно необхідно бути в змозі розпізнавати ОЕПВО геометрію, знати відповідні назви і виробити ОЕПВО структури з формули систем AEX, перерахованих нижче :

AX2
AX3
AX4
AX5
AX6
AX3E1
AX2E2

В університетському рівні, всі атомні геометрії центру (плюс пов'язані точкові групи) повинні бути відомі:


лінійна

лінійна

трігональная плоска

трігональная плоска

Тетраедрічеськая (чотиригранна

Тетраедрічеськая (чотиригранна

трігональная бипирамидальний

трігональная бипирамидальний

восьмигранна

восьмигранна

п'ятикутна бипирамидальний

п'ятикутна бипирамидальний

Пов'язана або кутова

Пов'язана або кутова

трігональная пірамідальна

трігональная пірамідальна

Пов'язана або кутова

Пов'язана або кутова

Козли або гойдалки

Козли або гойдалки

T-образна

T-образна

лінійна

лінійна

Квадратно-пірамідальна

Квадратно-пірамідальна

T-образна

T-образна

Ploskakvadratnaya

лінійна

лінійна

© Марк Р. Лич 1999-2009

Питання, пропозиції, баги, помилки, помилки ...

Якщо у вас є:

запити

Коментарі

пропозиції

Пропозиції по посиланнях

Баги, помилки або звіти про граматичні помилки до цієї сторінки, будь ласка, зв'яжіться з Марком Р. Лічем, автором, використовуючи mrl@meta-synthesis.com

Цей безкоштовний веб-сайт відкритого доступу є чинним проектом і ваш внесок цінується.