Εκτός από τις μοναδικές ιδιότητές τους, διαφορετικά μόρια έχουν διαφορετικές γεωμετρίες. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε απωθητικό ζεύγος ηλεκτρονίου κελύφους valence παράλληλα με το στερικός αριθμός ενός μορίου για τον προσδιορισμό της γεωμετρικής δομής του. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους η κατανόηση του στερικού αριθμού ενός μορίου και ο τρόπος υπολογισμού του είναι ζωτικής σημασίας για φοιτητές χημείας και όποιον θέλει να διερευνήσει μοριακή γεωμετρία.
Η διαδικασία εύρεσης του στερικού αριθμού είναι αρκετά απλή, εφ 'όσον μπορείτε να μετρήσετε μοριακούς δεσμούς και να χρησιμοποιήσετε τη δομή Lewis ενός μορίου για να βρείτε μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων.
Τι είναι ένας στερικός αριθμός;
Ο στερικός αριθμός ενός μορίου είναι ο αριθμός των άλλων ατόμων που συνδέονται με το κεντρικό άτομο του μορίου συν τον αριθμό των μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων που συνδέονται με αυτό.
Αυτό χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό μοριακή γεωμετρία επειδή τα ηλεκτρόνια σε ζεύγη απωθούν το ένα το άλλο, ανεξάρτητα από το αν αυτά τα ζεύγη είναι ηλεκτρόνια σύνδεσης ή τα μοναχικά ζεύγη δεν συνδέονται με ένα συγκεκριμένο άτομο. Επειδή τοποθετούνται έτσι ώστε να επιτυγχάνεται μέγιστος διαχωρισμός, το σχετικά απλό μέτρο του στερικού αριθμού σας λέει το συνολικό σχήμα του μορίου.
Για ένα μόριο με έναν στερικό αριθμό 2, θα υπάρχει μια γραμμική δομή, και για έναν στερικό αριθμό 3 θα υπάρχει μια τριγωνική επίπεδη δομή. Συνεχίζοντας με τον ίδιο τρόπο, ένας στερικός αριθμός 4 οδηγεί σε τετραεδρική δομή, 5 δίνει μια τριγωνική διπυραμιδική δομή και ένας στερικός αριθμός 6 οδηγεί σε μια οκταεδρική δομή.
Τύπος στερικού αριθμού
Ο τύπος του στερικού αριθμού μπορεί να καταγραφεί απευθείας με βάση τον ορισμό που δίνεται παραπάνω, όπως:
Στερικός αριθμός = (αριθμός ατόμων συνδεδεμένων με το κεντρικό άτομο) + (αριθμός μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων στο κεντρικό άτομο)
Η πρόκληση στον υπολογισμό του στερικού αριθμού είναι επομένως μικρότερη από τον πραγματικό υπολογισμό και περισσότερο από κοιτάζοντας τη δομή του μορίου όσον αφορά τη σύνδεση ηλεκτρονίων και την εύρεση των δύο αριθμών εσείς χρειάζομαι. Αυτό είναι αρκετά εύκολο να γίνει αν κοιτάξετε τη δομή Lewis του μορίου και καταλάβετε πώς να βρείτε ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων.
Δομή Lewis και Lone Pairs
Η δομή Lewis ενός μορίου είναι μια αναπαράσταση των ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους για τα άτομα στο μόριο, γενικά αντιπροσωπεύονται από κουκκίδες που περιβάλλουν τα άτομα, τα οποία φαίνονται με τα τυπικά σύμβολα τους (π.χ. Ο για οξυγόνο, C για άνθρακα, Η για υδρογόνο και Cl για χλώριο).
Αρχικά, σχεδιάστε τα άτομα και τους δεσμούς τους σύμφωνα με τον μοριακό τύπο και / ή τι γνωρίζετε ήδη για το μόριο. Για παράδειγμα, νερό (Η2Το Ο) αντιπροσωπεύεται από ένα κεντρικό άτομο Ο, με δύο άτομα Η συνδεδεμένα με έναν μόνο δεσμό (μεμονωμένη ευθεία γραμμή) και στις δύο πλευρές του.
Συμπληρώστε τα εναπομείναντα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους (δηλαδή αυτά που είναι διαθέσιμα για συγκόλληση που δεν αποτελούν μέρος του δεσμού). Για το οξυγόνο, υπάρχουν έξι ηλεκτρόνια σθένους, και δύο από αυτά εμπλέκονται στους δεσμούς με τα άτομα υδρογόνου, αφήνοντας τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους να συμπληρωθούν. Σχεδιάστε δύο ζεύγη κουκκίδων γύρω από το σύμβολο O για να ολοκληρώσετε το διάγραμμα.
Τα μόνα ζεύγη για οξυγόνο είναι αυτά τα δύο ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν εμπλέκονται στη μοριακή σύνδεση. Φυσικά, άλλες καταστάσεις οδηγούν σε διαφορετικούς τύπους δομών Lewis και θα πρέπει να σκεφτείτε λίγο περισσότερο σε ορισμένες περιπτώσεις.
Για παράδειγμα, τα ηλεκτρόνια δεν σχηματίζουν ζεύγη, εκτός εάν δεν υπάρχουν «κενά» διαθέσιμα έξω από ένα ζεύγος, π.χ. σε άνθρακα, υπάρχουν τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους, αλλά με οκτώ συνολικά σημεία διαθέσιμα, τα ηλεκτρόνια δεν χρειάζεται να σχηματίσουν ζεύγη για να χωρέσουν στο κέλυφος και έτσι όχι.
Υπολογισμός ενός στερικού αριθμού
Η χρήση του τύπου στερικού αριθμού είναι εύκολη μόλις σχεδιάσετε τη δομή Lewis για το συγκεκριμένο μόριο. Κοιτάξτε το κεντρικό άτομο και μετρήστε κάθε έναν από τους δεσμούς (ακόμα κι αν είναι ένας διπλός ή τριπλός δεσμός) που είναι συνδεδεμένοι σε αυτόν ως ένας. Τότε κοιτάξτε τις κουκκίδες που περιβάλλουν το άτομο: υπάρχουν ζευγάρια που δεν εμπλέκονται στη σύνδεση; Εάν ναι, προσθέστε ένα στο σύνολο για κάθε παράδειγμα.
Για Η2Ο, το κεντρικό άτομο οξυγόνου συνδέεται με δύο άτομα υδρογόνου και υπάρχουν δύο ζεύγη ηλεκτρονίων γύρω από αυτό. Αυτό μπορεί να εισαχθεί στον τύπο στερικού αριθμού για να βρείτε το αποτέλεσμα:
\ begin {aligned} \ text {Steric number} & = \ text {(αριθμός ατόμων συνδεδεμένων στο κεντρικό άτομο)} + \ text {(αριθμός μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων στο κεντρικό άτομο)} \\ & = 2 + 2 \\ & = 4 \ end {στοίχιση}
Και έτσι το νερό έχει μια τετραεδρική δομή, αν και μέρος αυτής της δομής αποτελείται από τα μοναχικά ζεύγη ηλεκτρονίων.