ساعت فلش برای وبلاگ و سایت

نظریه‌ی VSEPR و تعیین شکل هندسی مولکول‌ها

شکل هندسی مولکول عامل بسیار مهمی در تعیین خواص شیمیایی آن است یکی از نظریه‌هایی که برای پیش بینی شکل هندسی مولکول‌ها ارایه شده است نظریه‌ی نیروی دافعه‌ی جفت الکترون‌های لایه‌ی ظرفیت (VSEPR)است.

مطابق با این نظریه نیروهای دافعه‌ی الکترواستاتیک موجود بین جفت الکترون‌های پیوندی یا ناپیوندی موجود در یک مولکول موجب می‌شود که این جفت الکترون‌ها به گونه‌ای است که پایدارترین آرایش هندسی را برای مولکول فراهم می‌کند. آرایش ویژه‌ای از اتم‌ها که سبب می‌شود میان جفت الکترون‌های پیوندی و ناپیوندی مولکول کمترین دافعه وجود داشته باشد. در این روش برای سادگی به جای جفت الکترون‌های پیوندی و ناپیوندی از واژه‌ی قلمرو الکترونی استفاده می‌شود قلمرو الکترونی مفهومی کلی‌تر است و به ناحیه‌ای در اطراف اتم مرکزی گفته می‌شود که الکترون‌ها – صرف نظر از تعداد – در آن جا حضور دارند. در این تعریف پیوندهای یگانه، دوگانه یا سه گانه یک قلمرو به شمار می‌آید

نحوه‌ی تعیین شکل هندسی مولکول‌ها

1.اگر یک مولکول دو اتمی باشد مثل و CO تنها یک شکل برای آن امکان پذیر است (شکل خطی(

اما شکل هندسی دو: مولکولهایی که دارای تعداد بیشتری از اتم‌ها می‌باشند. پیچیده‌تر است این گونه از مولکول‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند.

1. مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن‌ها فاقد جفت الکترون ناپیوندی است.
2. مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن‌ها دارای جفت الکترون ناپیوندی است.

الف: مولکول‌هایی که اتم مرکزی جفت الکترون ناپیوندی ندارد.

برای تعیین شکل هندسی این مولکول‌ها به روش زیر عمل می‌کنیم:

1. ساختار لوویس مولکول مورد نظر را رسم می‌کنیم.
2. تعداد قلمروهای الکترونی در اطراف اتم مرکزی را تعیین می‌كنیم.
3. آرایش هندسی مناسب را بر اساس تعداد قلمروهای الکترونی مطابق نظریه‌ی VSEPR در زیر مشخص می‌کنیم.

تعداد قلمرو الکترونی: 2     شکل هندسی: خطی    زاویه پیوندی:180   

تعداد قلمرو الکترونی: 3     شکل هندسی:سه ضلعی مسطح    زاویه پیوندی:120  

تعداد قلمرو الکترونی: 4     شکل هندسی:چهار وجهی منتظم    زاویه پیوندی:109.5  

نکته: در مولکول‌هایی مثل که اتم مرکزی فاقد الکترون ناپیوندی است تعداد قلمروهای الکترونی با تعداد اتم‌های اتم مرکزی برابر است.

ب: مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن دارای جفت الکترون ناپیوندی است

برای مشخص کردن شکل هندسی این مولکول‌ها نیز ابتدا قلمروهای الکترونی را معین می‌کنیم و سپس از مطلب زیر برای تعیین شکل هندسی مولکول‌ها استفاده می‌کنیم.

تعداد قلمرو الکترونی: 3    تعداد جفت الکترون نا پیوندی:1  شکل هندسی:خمیده    زاویه پیوندی:120>a

مثال:So2      a=119.5

تعداد قلمرو الکترونی: 4    تعداد جفت الکترون نا پیوندی:1  شکل هندسی:هرمی    زاویه پیوندی:109.5>a

مثال:NH3      a=107

تعداد قلمرو الکترونی: 4    تعداد جفت الکترون نا پیوندی:2  شکل هندسی:خمیده   زاویه پیوندی:109.5>a

مثال:H2O      a=104.5

اندازه‌ی زاویه‌های پیوندی:

با توجه به تعداد قلمروهای الکترونی اتم مرکزی می‌توان حدود اندازه‌ی زاویه‌ی پیوندی را معین کرد.

اگر اتم‌های متصل به اتم مرکزی همه از یک نوع باشند و اتم مرکزی فاقد جفت الکترون ناپیوندی باشد اندازه‌ی زاویه‌ی پیوندی مطابق زیر می‌باشد.

تعداد قلمرو الکترونی:2                                     اندازه ی زاویه ی پیوندی:180

تعداد قلمرو الکترونی:3                                     اندازه ی زاویه ی پیوندی:120

تعداد قلمرو الکترونی:4                                     اندازه ی زاویه ی پیوندی:109.5

  نکته1:      اگر اطراف اتم مرکزی جفت الکترون ناپیوندی وجود داشته باشد زاویه‌های پیوندی کوچکتر از حد معمول می‌شود. زیرا جفت الکترون‌های ناپیوندی صرفاً تحت تأثیر جاذبه‌ی یک هسته قرار دارند بنابراین نسبت به جفت الکترون‌های پیوندی تحرک بیش‌تری داشته و فضای بیش‌تری را اشغال می‌کنند. بنابراین مقایسه‌ی دافعه‌ی جفت الکترون‌های ناپیوندی و پیوندی به صورت زیر است:

پیوندی --- پیوندی < پیوندی --- ناپیوندی < ناپیوندی --- ناپیوندی

نکته 2:هر چه تعداد جفت الکترون‌های ناپیوندی بیشتر باشد دافعه‌ی میان آنها نیز بیشتر بوده و زاویه‌ی پیوندی کوچکتر می‌شود