Геометрія молекул
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
кої форми: плоского квадрата
(13)
г) молекули типу АХ3Е3 невідомі, але їх структуру можна передбачити
Таку геометричну форму мають молекули з одинарними звязками, що мають на зовнішній валентній оболонці від 2 до 6 електронних пар. Тут геометрія молекули повністю визначалася переважаючою конфігурацією електронних пар на валентній оболонці центрального атома. При цьому побічні взаємодії не приймалися до уваги.
В таблиці приведена геометрична форма молекул типу АХmEn з одинарними хімічними звязками в залежності від числа звязуючих і неподілених електронних пар.
Таблиця Геометрична форма молекул в залежності від числа звязуючих та неподілених електронних пар
Формула сполукиПовне число електронних пар Число неподілених електронних парКонфігурація молекулиОпис молекулиАХ22ЛінійнаBeCl2АХ33Плоский трикутникBF3АХ2Е31КутоваSnCl2АХ44ТетраедрCH4АХ3Е41Спотворений тетраедрДо одної з вершин тетраедра направлена одна неподілена електронна пара, NH3АХ2Е242ТетраедрДо двох вершин тетраедра направлені дві неподілені електронні пари, Н2ОАХ55Тригональна біпірамідаPF5АХ4Е51Спотворений тетраедр, неподілtна електронна пара направлена у екваторіальну площину до одної з вершин трикутникаTeCl4АХ3Е252Тригональна біпіраміда, де два екваторіальні положення зайняті двома неподіленими парами (Т-форма)ClF3АХ2Е353Лінійна форма молекули[ICl2]АХ66ОктаедрSF6АХ5Е61Одна неподілена електрон-на пара займає вершину октаедра (тетрагональна піраміда)IF5АХ4Е262Правильний квадрат[ICl4]АХ77Пентагональна біпіраміда, кут рівний 72IF7АХ6Е71Неподілена електронна пара розхміщується у екваторіальній площині неправильного октаедра[SbBr6]3
Геометрична форма молекул з кратними звязками.
Конфігурація молекул, які містять кратні звязки, можна описати аналогічним методом. Існує загальне правило, згідно якого дві орбіталі розміщуються лінійно, три в формі правильного трикутника, чотири тетраедрично.
Тому можна очікувати, що дві орбіталі подвійних звязків навколо атома С у молекулі СО2 утворять лінійну систему, і молекула СО2 буде лінійною.
Комбінація одинарного і потрійного звязків також приводять до лінійної конфігурації молекули: НС N; HC CH.
Два одинарних і один подвійний звязок (3 орбіталі) дають трикутну конфігурацію: два одинарні і один подвійний звязок атома С у молекулі С2Н4 розміщені в площині з валентними кутами 120.
Відомо, що подвійний звязок містить один ?- і один ?-звязок, а потрійний один ?- і два ?-звязки. Степінь перекриття орбіталей у ?-звязку, як правило, менше ніж у ?-звязку, і тому ?-звязки слабші і більш реакційно здатні. S-орбіталі внаслідок своєї кульової симетрії нездатні до утворення ?-звязків. Тому стереохімія атома в простій молекулі визначається тільки ?-звязуючими парами і неподіленими парами електронів, тоді як ?-звязки не виявляють впливу ( в першому наближенні) на кути між звязками (однак ?-звязки впливають на довжину і енергію звязку. В таблиці приведені геометричні конфігурації деяких молекул і іонів з кратними звязками.
В молекулі SOF4 оксигену займає екваторіальне положення; в іоні [IO2F2] два атоми фтору займають полярні положення, а атоми оксигену два із трьох екваторіальних положення тригональної біпіраміди.
Нелокалізований ?-звязок. Метод ВЗ виходить з положення, що хімічний звязок між атомами в молекулі локалізований, тобто пара належить двом атомам. Проте іноді, виходячи з властивостей багатоатомних молекул, допускають що при утворенні хімічного звязку електронні пари можуть розміщувались між кількома атомами. Такі звязки називаються нелокалізованими. Прикладами таких іонів є СО3 і NO3.
Таблиця Геометрична форма деяких молекул і іонів з кратними звязками
Повне число Електронних парЧисло неподілених пар0122Лінійна, наприклад
HCN3Плоский трикутник, [NO3]Кутова (120) NOCl4Тетраедр [SO4]2Піраміда, IO3]Кутова (109,5) [ClO2]5Тригональна біпіра- міда, [SOF4] Неправильний тетраедр, [IO2F2]6Октаедр, [IO6]5
Будова іону СО32 можна згідно методу ВЗ представити одною із схем:
У цих схемах звязок СО нерівноцінний, оскільки атом С з одним атомом оксигену звязаний подвійним звязком, а з двома іншими одинарним (а). Експериментально встановлено, що всі звязки у СО32 рівноцінні і іон має форму плоского трикутника з кутом 120. Такий кут вздовж sp2 гібридизація атома С. Це означає, що атом вуглецю за рахунок sp2 гібридних орбіталей утворює три ?-звязки, а четвертий утворює ?-звязок. Щоб звязки були рівноцінними, теба допустити делокалізацію ?-звязку (?-електрон орбіталі) між усіма атомами кисню (б). Розмірковуючи аналогічним чином, можна показати, що [NO3] внаслідок делокалізації зарядів і ?-звязку всі три атоми оксигену рівноцінні:
У молекулі HNO3 один із звязків NO одинарний, а два інші близькі до подвійних: