Предскажите углы между связанными атомами, используя теорию отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR). Стерическое число - сумма других атомов и неподеленных электронных пар, связанных с центральным атомом, - определяет геометрию молекулы. Одинокие электронные пары находятся во внешней (валентной) оболочке атома и не используются совместно с другими атомами.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Хотя вы не можете использовать VSEPR для расчета углов связи, он помогает определить эти углы на основе стерического числа. Только водород имеет стерическое число, равное единице, а молекула H2 имеет линейную форму.
Гибридные орбитали
Электрон вращается вокруг атома в характерной форме, определяемой наиболее вероятным местом его нахождения в любой момент времени. Электроны отталкиваются друг от друга, потому что все они имеют отрицательный заряд, поэтому орбитали дают каждому электрону максимально возможное расстояние от его соседей. Когда валентный электрон образует ковалентную связь с другим атомом, орбиталь изменяется в процессе, называемом гибридизацией. VSEPR предсказывает валентные углы на основе гибридизированных орбиталей, но не является точным для некоторых металлических соединений, газообразных солей и оксидов.
Sp Гибридизация
Простейшая гибридная орбиталь - sp, соответствующая стерическому числу два. Угол связи является линейным или 180 градусов, когда в атоме нет неподеленных электронных пар. Пример - двуокись углерода. И наоборот, молекула азота имеет одну неподеленную электронную пару. Это дает ему линейную форму, но негибридизированную орбиталь, и поэтому у него нет связующего угла.
Sp2-гибридизация
Стерическое число три приводит к образованию sp2-орбиталей. Валентные углы зависят от количества неподеленных электронных пар. Например, трихлорид бора не имеет неподеленных пар, имеет плоскую тригональную форму и валентные углы в 120 градусов. Молекула триоксида О3 имеет одну неподеленную пару и образует изогнутую форму с валентными углами 118 градусов. С другой стороны, O2 имеет две неподеленные пары и линейную форму.
Sp3-гибридизация
Атом со стерическим числом четыре может иметь от нуля до трех неподеленных электронных пар внутри sp3-гибридизированной орбитали. Метан, у которого нет неподеленных пар, образует тетраэдр с валентными углами 109,5 градусов. Аммиак имеет одну неподеленную пару, образующую углы связи 107,5 градусов и треугольную пирамидальную форму. Вода с двумя неподеленными парами электронов имеет изогнутую форму с валентными углами 104,5 градуса. Молекулы фтора имеют три неподеленные пары и линейную геометрию.
Высшие стерические числа
Более высокие стерические числа приводят к более сложной геометрии и различным валентным углам. Помимо VSEPR, сложные теории, такие как молекулярные силовые поля и квантовая теория, также предсказывают валентные углы.