Teorija odbijanja elektronskega para valenčne lupine (VSEPR) je molekularni model za napovedovanje geometrija atomov, ki sestavljajo a molekula kjer so elektrostatične sile med molekulo valenčni elektroni so zmanjšane okoli osrednje atom.
Teorija je poznana tudi kot teorija Gillespie-Nyholm, po dveh znanstvenikih, ki sta jo razvila). Po Gillespieju je dr. načelo izključitve Pauli pri določanju molekularne geometrije je pomembnejši od učinka elektrostatične odbojnosti.
Po teoriji VSEPR je metan (CH4) molekula je tetraeder, ker se vodikove vezi med seboj odbijajo in se enakomerno porazdelijo okrog osrednjega atoma ogljika.
Uporaba VSEPR za napovedovanje geometrije molekul
Ne morete uporabiti molekularne strukture za napovedovanje geometrije molekule, čeprav lahko uporabite Lewisova struktura. To je osnova za teorijo VSEPR. Valenčni elektronski pari so seveda razporejeni tako, da bodo čim bolj ločeni drug od drugega. To zmanjša njihovo elektrostatično odbojnost.
Vzemimo za primer BeF2. Če si ogledate Lewisovo strukturo te molekule, vidite, da je vsak atom fluora obdan z valenco pari elektronov, razen enega elektrona, ki ga ima vsak atom fluora in je vezan na osrednji berilij atom. Valentni elektroni fluora se potegnejo čim bolj narazen ali za 180 °, kar daje tej spojini linearno obliko.
Če dodate še en atom fluora, da naredite BeF3, najbolj oddaljen valenčni par elektronov je 120 °, kar tvori trikotno ravninsko obliko.
Dvojne in trojne vezi v teoriji VSEPR
Molekularna geometrija je določena z možnimi lokacijami elektrona v valenčni lupini, ne s številom parov valenčnih elektronov. Če želite videti, kako model deluje na molekulo z dvojnimi vezmi, razmislite ogljikov dioksid, CO2. Medtem ko ima ogljik štiri pare vezivnih elektronov, sta v tej molekuli le dva elektrona (v vsaki od dvojnih vezi s kisikom). Odbijanje med elektroni je najmanj, kadar sta dvojni vezi na nasprotnih straneh atoma ogljika. Tako nastane linearna molekula s kotom 180 ° vezi.
Za drug primer upoštevajte karbonatni ion, CO32-. Tako kot pri ogljikovem dioksidu tudi okoli osrednjega ogljikovega atoma obstajajo štirje pari valenčnih elektronov. Dva para sta v enojni vezi z atomi kisika, dva para pa sta del dvojne vezi z atomom kisika. To pomeni, da obstajajo tri lokacije za elektrone. Odbijanje med elektroni je zmanjšano, ko atomi kisika tvorijo enakostranični trikotnik okoli ogljikovega atoma. Zato je dr. VSEPR teorija predvideva, da bo karbonatni ion dobil trigonalno ravninsko obliko s kotom 120 ° vezi.
Izjeme od teorije VSEPR
Teorija elektronskega para Valence Shell Electron Pair ne kaže vedno pravilne geometrije molekul. Primeri izjem vključujejo:
- molekule prehodnih kovin (npr. CrO3 je trigonalni bipiramidni, TiCl4 je tetraedrska)
- molekule neparnih elektronov (CH3 je planarna in ne trigonalna piramidalna)
- nekaj AXE2E0 molekule (npr. CaF2 ima kot vezi 145 °)
- nekaj AXE2E2 molekule (npr. Li2O je linearen in ne upognjen)
- nekaj AXE6E1 molekule (npr. XeF6 je oktaedrska in ne peterokotna piramidalna)
- nekaj AXE8E1 molekule
Vir
R.J. Gillespie (2008), Reviews of Coordination Chemistry Reviews vol. 252, str. 1315-1327, "Petdeset let modela VSEPR"