Teoria de repulsie a perechilor de electroni Valence Shell

Teoria de repulsie a perechilor de electroni Valence Shell (VSEPR) este un model molecular pentru a prezice geometria atomilor care alcătuiesc o moleculă în care forțele electrostatice dintre electronii de valență ai unei molecule sunt minimizate în jurul unui atom central.

Teoria este cunoscută și sub numele de teoria Gillespie-Nyholm, după cei doi oameni de știință care au dezvoltat-o). Potrivit lui Gillespie, Principiul de excludere Pauli este mai important în determinarea geometriei moleculare decât efectul repulsiei electrostatice.

Conform teoriei VSEPR, metanul (CH)₄) molecula este un tetraedru, deoarece legăturile de hidrogen se resping reciproc și se distribuie uniform în jurul atomului de carbon central.

Utilizarea VSEPR pentru a prezice geometria moleculelor

Nu puteți utiliza o structură moleculară pentru a prezice geometria unei molecule, deși puteți utiliza structura Lewis. Aceasta este baza teoriei VSEPR. Perechile de electroni de valență se aranjează în mod natural, astfel încât acestea să fie cât mai îndepărtate unele de altele. Acest lucru reduce la minimum repulsia electrostatică.

Luați, de exemplu, BeF₂. Dacă vedeți structura Lewis pentru această moleculă, vedeți că fiecare atom de fluor este înconjurat de perechi de electroni de valență, cu excepția unui electron pe care fiecare atom de fluor îl are legat de atomul beriliu central. Electronii cu valență de fluor se trag cât mai departe sau 180 °, dând acestui compus o formă liniară.

Dacă adăugați un alt atom de fluor pentru a face BeF₃, cea mai îndepărtată pe care o pot obține perechile de electroni de valență unul de celălalt este de 120 °, ceea ce formează o formă plană trigonală.

Obligațiuni duble și triple în teoria VSEPR

Geometria moleculară este determinată de locațiile posibile ale unui electron într-o cochilie de valență, nu de câte perechi de electroni de valență sunt prezenți. Pentru a vedea cum funcționează modelul pentru o moleculă cu legături duble, luați în considerare dioxidul de carbon, CO₂. În timp ce carbonul are patru perechi de electroni de legătură, există doar două locuri unde se pot găsi electroni în această moleculă (în fiecare dintre legăturile duble cu oxigenul). Repulsia dintre electroni este mai mică atunci când legăturile duble sunt pe laturile opuse ale atomului de carbon. Aceasta formează o moleculă liniară care are un unghi de legătură de 180 °.

Pentru un alt exemplu, luați în considerare ionul carbonat, CO₃^2-. Ca și în cazul dioxidului de carbon, în jurul atomului central de carbon există patru perechi de electroni de valență. Două perechi sunt în legături unice cu atomii de oxigen, în timp ce două perechi fac parte dintr-o legătură dublă cu un atom de oxigen. Aceasta înseamnă că există trei locații pentru electroni. Repulsia între electroni este minimizată atunci când atomii de oxigen formează un triunghi echilateral în jurul atomului de carbon. Prin urmare, teoria VSEPR prezice că ionul carbonat va avea o formă plană trigonală, cu un unghi de legătură de 120 °.

Excepții la teoria VSEPR

Valence Shell Electron Pair Repulsia nu întotdeauna prezice geometria corectă a moleculelor. Exemple de excepții includ:

• molecule de metal de tranziție (de exemplu, CrO₃ este bipiramidal trigonal, TiCl₄ este tetraedric)
• molecule de electroni impari (CH₃ este mai degrabă plan piramidală decât trigonală)
• unele AX₂E₀ molecule (de exemplu, CaF₂ are un unghi de legătură de 145 °)
• unele AX₂E₂ molecule (de exemplu, Li₂O este liniar mai degrabă decât îndoit)
• unele AX₆E₁ molecule (de exemplu, XeF₆ este octaedrică și nu piramidală pentagonală)
• unele AX₈E₁ molecule

Sursă

R.J. Gillespie (2008), Revista de chimie de coordonare vol. 252, p. 1315-1327, „Cincizeci de ani de model VSEPR”