Освен уникалните си свойства, различните молекули имат различна геометрия. Можете да използвате валентна черупка отблъскване на електронни двойки заедно с стерично число на молекула, за да се определи нейната геометрична структура. Това е една от причините, че разбирането на стеричното число на молекулата и начина, по който го изчислявате, е от решаващо значение за студентите по химия и за всеки, който иска да изследва молекулярната геометрия.
Процесът на намиране на стеричното число е доста ясен, стига да можете да преброите молекулни връзки и да използвате молекулна Луисова структура, за да намерите самотни електронни двойки.
Какво е стерично число?
Стеричният номер на молекулата е броят на останалите атоми, свързани към централния атом на молекулата плюс броя на самотните двойки електрони, прикрепени към нея.
Това се използва за определяне молекулярна геометрия тъй като електроните по двойки се отблъскват, независимо дали тези двойки свързват електрони или самотни двойки, които не са свързани към определен атом. Тъй като те се позиционират така, че да постигнат максимално разделяне, относително простата мярка на стеричното число ви казва цялостната форма на молекулата.
За молекула със стерично число 2 ще има линейна структура, а за стерично число 3 ще има тригонална равнинна структура. Продължавайки по същия начин, стерично число 4 води до тетраедрична структура, 5 дава тригонална бипирамидална структура, а стерично число 6 води до октаедрична структура.
Формула на стерично число
Формулата на стеричното число може да бъде записана директно въз основа на дефиницията, дадена по-горе, като:
Стерично число = (брой атоми, свързани към централния атом) + (брой на самотни двойки електрони на централния атом)
Следователно предизвикателството при изчисляването на стеричното число е по-малко от действителното изчисление и повече от гледайки структурата на молекулата по отношение на свързващите електрони и намирането на двете числа, които сте трябва. Това е доста лесно да се направи, ако погледнете структурата на Луис на молекулата и разберете как да намерите самотна електронна двойка.
Структура на Луис и самотни двойки
Структурата на Луис на молекула е представяне на електроните във валентната обвивка за атомите в молекулата, обикновено представени от точки, заобикалящи атомите, които са показани със стандартните им символи (например O за кислород, C за въглерод, H за водород и Cl за хлор).
Първо нарисувайте атомите и техните връзки според молекулната формула и / или това, което вече знаете за молекулата. Например вода (H2О) е представен от централен О атом, с два Н атома, свързани с единична връзка (отделна права линия) от двете му страни.
Попълнете останалите електрони във валентната обвивка (т.е. тези, които са налични за свързване, които в момента не са част от връзка). За кислорода има шест валентни електрона и два от тях участват в връзките с водородните атоми, оставяйки четири валентни електрона да се запълнят. Начертайте две двойки точки около символа О, за да завършите диаграмата.
Самотните двойки за кислород са тези две двойки електрони, които не участват в молекулярната връзка. Разбира се, други ситуации водят до различни видове структури на Луис и в някои случаи ще трябва да помислите малко повече.
Например, електроните не образуват двойки, освен ако няма свободни пространства извън двойката, напр. във въглерода има четири валентни електрони, но с общо осем налични петна, електроните не трябва да образуват двойки, за да се поберат в черупката и така те не
Изчисляване на стерично число
Използването на формулата на стеричното число е лесно, след като начертаете структурата на Луис за въпросната молекула. Погледнете централния атом и пребройте всяка от връзките (дори ако е двойна или тройна връзка), прикрепени към него, като по една. След това погледнете точките около атома: има ли двойки, които не участват в свързването? Ако е така, добавете по едно към общия брой за всеки пример.
За Н2О, централният кислороден атом е свързан с два водородни атома и около него остават две двойки електрони. Това може да се вмъкне във формулата на стеричното число, за да се намери резултатът:
\ begin {подравнено} \ text {Стерично число} & = \ text {(брой атоми, свързани към централния атом)} + \ text {(брой на единични двойки електрони на централния атом)} \\ & = 2 + 2 \\ & = 4 \ край {подравнено}
И така, водата има тетраедрична структура, въпреки че част от тази структура е съставена от самотните двойки електрони.