Как рассчитать стерическое число

Помимо своих уникальных свойств, разные молекулы имеют разную геометрию. Вы можете использовать отталкивание пар электронов валентной оболочки наряду с стерическое число молекулы, чтобы определить ее геометрическую структуру. Это одна из причин, почему понимание стерического числа молекулы и того, как его вычислить, имеет решающее значение для студентов-химиков и всех, кто хочет исследовать молекулярную геометрию.

Однако процесс определения стерического числа довольно прост, если вы можете подсчитать молекулярные связи и использовать структуру Льюиса молекулы для поиска неподеленных электронных пар.

Стерическое число молекулы - это количество других атомов, связанных с центральным атомом молекулы, плюс количество неподеленных пар электронов, присоединенных к нему.

Это используется для определения молекулярная геометрия потому что электроны в парах отталкиваются друг от друга, независимо от того, являются ли эти пары связывающими электронами или неподеленными парами, не связанными с конкретным атомом. Поскольку они позиционируются таким образом, чтобы достичь максимального разделения, относительно простая мера стерического числа говорит вам об общей форме молекулы.

Для молекулы со стерическим числом 2 будет линейная структура, а для стерического числа 3 будет тригональная планарная структура. Продолжая таким же образом, стерическое число 4 приводит к тетраэдрической структуре, 5 дает тригональную бипирамидальную структуру, а стерическое число 6 приводит к октаэдрической структуре.

Формула стерического числа может быть записана непосредственно на основе определения, данного выше, как:

Стерический номер = (количество атомов, связанных с центральным атомом) + (количество неподеленных пар электронов на центральном атоме)

Таким образом, задача вычисления стерического числа - это не столько фактическое вычисление, сколько глядя на структуру молекулы с точки зрения связывания электронов и находя два числа, которые вы нужно. Это довольно легко сделать, если вы посмотрите на структуру молекулы Льюиса и поймете, как найти неподеленную электронную пару.

Структура Льюиса молекулы представляет собой представление электронов в валентной оболочке для атомов в молекуле, обычно представлены точками, окружающими атомы, которые показаны их стандартными символами (например, O для кислорода, C для углерода, H для водорода и Cl для хлор).

Сначала нарисуйте атомы и их связи в соответствии с молекулярной формулой и / или тем, что вы уже знаете о молекуле. Например, вода (H₂O) представлен центральным атомом O, с двумя атомами H, соединенными одинарной связью (отдельная прямая линия) по обе стороны от него.

Заполните оставшиеся электроны в валентной оболочке (то есть те, которые доступны для связывания, но в настоящее время не являются частью связи). Для кислорода существует шесть валентных электронов, и два из них участвуют в связях с атомами водорода, оставляя четыре валентных электрона для заполнения. Нарисуйте две пары точек вокруг символа O, чтобы завершить диаграмму.

Неподеленные пары для кислорода - это две пары электронов, не участвующие в молекулярных связях. Конечно, другие ситуации приводят к другим типам структур Льюиса, и в некоторых случаях вам придется подумать немного больше.

Например, электроны не образуют пары, если за пределами пары нет «пробелов», например в углероде четыре валентных электронов, но с восемью доступными пятнами электронам не нужно образовывать пары, чтобы поместиться в оболочку, и поэтому они не надо.

Использовать формулу стерического числа легко, если вы нарисовали структуру Льюиса для рассматриваемой молекулы. Посмотрите на центральный атом и посчитайте каждую из прикрепленных к нему связей (даже если это двойная или тройная) как по одной. Затем посмотрите на точки, окружающие атом: есть ли пары, не участвующие в связывании? Если да, прибавьте единицу к общей сумме для каждого примера.

Для ч₂О, центральный атом кислорода связан с двумя атомами водорода, и вокруг него остаются две пары электронов. Это можно вставить в формулу стерического числа, чтобы найти результат:

Таким образом, вода имеет тетраэдрическую структуру, хотя часть этой структуры состоит из неподеленных пар электронов.