Geometria elektronowa i geometria molekularna to układ elektronów lub atomów wokół centralnego atomu w przestrzeni trójwymiarowej. Daje to cząsteczce określony kształt i pewne kąty wiązania.
Czy definicje geometrii elektronowej i geometrii molekularnej są takie same?
Definicja geometrii molekularnej w chemii to układ atomów w stosunku do centralnego atomu w przestrzeni trójwymiarowej.
Geometria elektronowa to układ grup elektronowych. Jeśli w cząsteczce znajdują się samotne pary elektronów, elektrony niezwiązane z innymi atomami, zmieni to geometrię cząsteczki, a nie geometrię elektronów.
Jeśli wszystkie grupy elektronowe są połączone, bez samotnych par, to geometria elektronów i geometria molekularna są takie same.
VSEPR i geometria
Odpychanie elektronów w powłoce falbany (VSEPR) jest teoria który proponuje geometrię cząsteczki opartą na minimalizacji odpychania między parami elektronów. Ten model jest przydatny dla większości związków z centralnym atomem.
Elektrony, czy to związane, czy w samotnych parach, będą się odpychać i układają wokół centralnego atomu w sposób, który minimalizuje to odpychanie i maksymalizuje odległość między nimi.
Samotne pary elektronów będą odpychać się silniej niż związane, a to zmieni kąty wiązania w geometrii molekularnej, czyniąc kąty nieco mniejszymi.
Geometria elektronowa
Geometria elektronów jest określona przez grupę elektronów:
- 2 grupy elektronowe, liniowe
- 3 grupy elektronowe, trygonalno-planarne
- 4 grupy elektronowe, czworościenne
- 5 grup elektronowych, trygonalno-bipiramidalne
- 6 grup elektronowych, oktaedryczny
Liniowa geometria elektronowa i geometria molekularna
Geometria liniowa obejmuje centralny atom z dwiema parami elektronów wiążących pod kątem 180 stopni (Linia prosta). Jest to jedyny możliwy kształt dla geometrii liniowej; geometria elektronowa i geometria molekularna są takie same.
Trygonalna planarna geometria elektronów
Trygonalna płaska geometria elektronów to centralny atom z trzema parami elektronów wiążących przy Kąty 120 stopni do siebie ułożone w płaszczyźnie lub „płaskie”.
Tylko planar trygonalny ma taką samą geometrię elektronową i geometrię molekularną:
- trygonalny planarny: wszystkie trzy pary elektronów wiążących są połączone z atomami
- wygięty: dwa połączone atomy, jedna samotna para elektronów (Tutaj geometria molekularna różni się od geometrii elektronowej i, jak wspomniano powyżej, kąt wiązania jest nieco mniejszy niż 120 stopni.)
Tetraedryczna geometria elektronowa
Tetraedryczna geometria elektronów to centralny atom otoczony czterema parami elektronów wiążących pod kątem 109,5 stopnia od siebie, tworząc kształt przypominający czworościan.
Tylko kształt czworościenny ma taką samą geometrię elektronową i geometrię molekularną:
- czworościenny: wszystkie cztery pary elektronów wiążących są związane z atomami
- trygonalna piramidalna: trzy połączone atomy, jedna samotna para elektronów
- wygięty: dwa połączone atomy, dwie samotne pary elektronów
Trygonalna dwupiramidowa geometria elektronów
Trygonalny bipiramidalny jest centralnym atomem z pięcioma parami wiążących par elektronów.
Nazwa geometryczna pochodzi od kształtu trzech par w płaszczyźnie w Kąty 120 stopni (trygonalna geometria płaska) i pozostałe dwie pary at Kąty 90 stopni do samolotu. Kształt przypomina dwie piramidy o trójkątnej podstawie połączonej ze sobą.
Należy zauważyć, że samotne pary elektronów najpierw wypełnią trygonalną płaską część geometrii. Tylko trójkątny bipiramidalny kształt ma taką samą geometrię elektronową i geometrię molekularną:
- trygonalny bipiramidalny: wszystkie pięć par elektronów wiążących jest związanych z atomami
- huśtawka: cztery połączone atomy, jedna samotna para elektronów
- w kształcie litery T: trzy połączone atomy, dwie samotne pary elektronów
- liniowy: dwa połączone atomy (umieszczone naprzeciw siebie), trzy samotne pary elektronów
Oktaedryczna geometria elektronów
Oktaedryczna geometria elektronów to centralny atom z sześcioma parami elektronów wiążących, z których wszystkie znajdują się pod kątem 90 stopni względem siebie. Kształt przypomina dwie połączone ze sobą piramidy o kwadratowej podstawie.
Tylko kształt oktaedryczny ma taką samą geometrię elektronową, jak i molekularną. Zwróć uwagę, że w ramach tego kształtu geometrycznego nie ma innych kombinacji niż te wymienione poniżej:
- oktaedryczny: wszystkie sześć par elektronów wiążących jest związanych z atomami
- kwadratowy piramidalny: pięć połączonych atomów, jedna samotna para elektronów
- kwadratowy planarny: cztery połączone atomy, dwie samotne pary elektronów