חזו את הזוויות בין אטומים קשורים באמצעות תיאוריית דחיית זוגות אלקטרונים של קליפות הערכיות (VSEPR). המספר הסטרי - סך האטומים האחרים וזוגות האלקטרונים הבודדים הקשורים לאטום מרכזי - קובע את הגיאומטריה של מולקולה. זוגות אלקטרונים בודדים שוכנים במעטפת החיצונית (הערכית) של האטום, ואינם משותפים לאטומים אחרים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
אמנם אינך יכול להשתמש ב- VSEPR לחישוב זוויות אגרות חוב, אך זה עוזר לקבוע את הזוויות הללו על סמך המספר הסטרי. רק למימן יש מספר סטרילי של אחד, ולמולקולת H2 צורה ליניארית.
אורביטלים היברידיים
אלקטרון מקיף אטום בצורה אופיינית הנקבעת על ידי המקום הסביר ביותר למצוא את האלקטרון בכל עת. אלקטרונים דוחים זה את זה מכיוון שלכולם יש מטענים שליליים, ולכן אורביטלים נותנים לכל אלקטרון את המרחק המרבי האפשרי משכניו. כאשר אלקטרון ערכיות יוצר קשר קוולנטי עם אטום אחר, המסלול משתנה בתהליך הנקרא הכלאה. VSEPR מנבא זוויות קשר על בסיס אורביטלים הכלאה, אך אינו מדויק עבור תרכובות מתכתיות מסוימות, מלחים גזיים ותחמוצות.
הכלאה Sp
מסלול ההיברידי הפשוט ביותר הוא sp, המקביל למספר סטרילי של שניים. זווית הקשר היא ליניארית, או 180 מעלות, כאשר לאטום אין זוגות אלקטרונים בודדים. דוגמא לכך היא פחמן דו חמצני. לעומת זאת, למולקולת חנקן יש זוג אלקטרונים בודד. זה נותן לו צורה ליניארית אך מסלול לא מקושר ולכן אין לו זווית קשר.
הכלאה Sp2
מספר סטרי של שלושה מוביל להיווצרות אורביטלי sp2. זוויות הקשר תלויות במספר זוגות האלקטרונים הבודדים. לדוגמא, לבור טריכלוריד אין זוגות בודדים, צורה מישורית טריגונאלית וזוויות קשר של 120 מעלות. למולקולת הטריו-חמצן O3 זוג בודד אחד ויוצרת צורה כפופה עם זוויות קשר של 118 מעלות. מצד שני, ל- O2 שני זוגות בודדים וצורה ליניארית.
הכלאה Sp3
אטום עם מספר סטרילי של ארבעה יכול להיות מאפס לשלושה זוגות אלקטרונים בודדים בתוך מסלול הכלאה sp3. מתאן, שאין לו זוגות בודדים, יוצר טטרהדרון עם זוויות קשר של 109.5 מעלות. לאמוניה זוג בודד אחד, היוצר זוויות קשר של 107.5 מעלות וצורת פירמידה טריגונאלית. מים, עם שני זוגות אלקטרונים בודדים, הם בעלי צורה כפופה עם זוויות קשר של 104.5 מעלות. למולקולות פלואור יש שלושה זוגות בודדים וגיאומטריה ליניארית.
מספרים סטריים גבוהים יותר
מספרים סטריים גבוהים יותר מובילים לגיאומטריות מורכבות יותר ולזוויות קשר שונות. בנוסף ל- VSEPR, תיאוריות מסובכות כמו שדות כוח מולקולריים ותורת קוונטים מנבאות גם זוויות קשר.