Pe lângă proprietățile lor unice, diferite molecule au geometrii diferite. Puteți utiliza repulsia perechii de electroni cu valență alături de număr steric a unei molecule pentru a determina structura sa geometrică. Acesta este unul dintre motivele pentru care înțelegerea numărului steric al unei molecule și modul în care o calculați este crucială pentru studenții la chimie și pentru oricine dorește să investigheze geometria moleculară.
Totuși, procesul de găsire a numărului steric este destul de simplu, atâta timp cât puteți număra legături moleculare și puteți utiliza structura Lewis a unei molecule pentru a găsi perechi de electroni singulari.
Ce este un număr steric?
Numărul steric al unei molecule este numărul de alți atomi legați de atomul central al moleculei plus numărul de perechi solitare de electroni atașați la ea.
Aceasta este utilizată pentru a determina geometrie moleculară deoarece electronii în perechi se resping reciproc, indiferent dacă acele perechi sunt electroni care leagă sau perechi solitare care nu sunt legate de un anumit atom. Deoarece se poziționează astfel încât să atingă o separare maximă, măsurarea relativ simplă a numărului steric vă arată forma generală a moleculei.
Pentru o moleculă cu un număr steric de 2, va exista o structură liniară, iar pentru un număr steric de 3 va exista o structură plană trigonală. Continuând în același mod, un număr steric de 4 conduce la structura tetraedrică, 5 dă o structură bipiramidală trigonală și un număr steric de 6 conduce la o structură octaedrică.
Formula numărului steric
Formula numărului steric poate fi notată direct pe baza definiției date mai sus, ca:
Număr steric = (numărul de atomi legați de atomul central) + (numărul de perechi izolate de electroni pe atomul central)
Provocarea în calcularea numărului steric este, prin urmare, mai puțin una de calcul efectiv și mai mult de privind structura moleculei în termeni de legătură a electronilor și găsirea celor două numere pe tine nevoie. Acest lucru este destul de ușor de făcut dacă te uiți la structura Lewis a moleculei și înțelegi cum să găsești o pereche de electroni singulari.
Structura lui Lewis și perechile solitare
Structura Lewis a unei molecule este o reprezentare a electronilor din coaja de valență pentru atomii din moleculă, în general reprezentate de puncte care înconjoară atomii, care sunt prezentate prin simbolurile lor standard (de exemplu, O pentru oxigen, C pentru carbon, H pentru hidrogen și Cl pentru clor).
Mai întâi, desenați atomii și legăturile lor în conformitate cu formula moleculară și / sau ceea ce știți deja despre moleculă. De exemplu, apa (H2O) este reprezentat de un atom O central, cu doi atomi H conectați printr-o singură legătură (linie dreaptă individuală) de ambele părți ale acestuia.
Completați electronii rămași în carcasa de valență (adică cei disponibili pentru legare care nu fac parte în prezent dintr-o legătură). Pentru oxigen, există șase electroni de valență și doi dintre aceștia sunt implicați în legăturile cu atomii de hidrogen, lăsând să completeze patru electroni de valență. Desenați două perechi de puncte în jurul simbolului O pentru a completa diagrama.
Perechile izolate pentru oxigen sunt aceste două perechi de electroni care nu sunt implicați în legarea moleculară. Desigur, alte situații conduc la diferite tipuri de structuri Lewis și va trebui să vă gândiți puțin mai mult în anumite cazuri.
De exemplu, electronii nu formează perechi decât dacă nu există „spații” disponibile în afara unei perechi, de ex. în carbon, sunt patru electroni de valență, dar cu opt pete totale disponibile, electronii nu trebuie să formeze perechi pentru a se potrivi în carcasă și așa nu.
Calculul unui număr steric
Folosirea formulei numărului steric este ușoară după ce ați desenat structura Lewis pentru molecula în cauză. Uitați-vă la atomul central și numărați fiecare dintre legăturile (chiar dacă este o legătură dublă sau triplă) atașate la ea ca una fiecare. Uită-te apoi la punctele care înconjoară atomul: există perechi care nu sunt implicate în legătură? Dacă da, adăugați unul la total pentru fiecare exemplu.
Pentru H2O, atomul central de oxigen este legat de doi atomi de hidrogen și în jurul său rămân două perechi de electroni. Aceasta poate fi inserată în formula numărului steric pentru a găsi rezultatul:
\ begin {align} \ text {Număr steric} & = \ text {(numărul de atomi legați de atomul central)} + \ text {(numărul de perechi izolate de electroni de pe atomul central)} \\ & = 2 + 2 \\ & = 4 \ end {align}
Așadar, apa are o structură tetraedrică, deși o parte a acestei structuri este compusă din perechile izolate de electroni.