Förutsäg vinklarna mellan bundna atomer med hjälp av teorin om valensskalelektronparavstötning (VSEPR). Det steriska talet - summan av andra atomer och ensamma elektronpar bundna till en central atom - bestämmer geometrin hos en molekyl. Ensamma elektronpar finns i det yttre skalet av en atom och delas inte med andra atomer.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Även om du inte kan använda VSEPR för att beräkna bindningsvinklar, hjälper det att bestämma dessa vinklar baserat på steriskt nummer. Endast väte har ett steriskt antal på ett och H2-molekylen har en linjär form.
Hybridiserade orbitaler
En elektron kretsar kring en atom i en karaktäristisk form som bestäms av det mest troliga stället att hitta elektronen när som helst. Elektroner stöter från varandra eftersom de alla har negativa laddningar, så orbitaler ger varje elektron maximalt avstånd från sina grannar. När en valenselektron bildar en kovalent bindning med en annan atom förändras banor i en process som kallas hybridisering. VSEPR förutsäger bindningsvinklar baserat på hybridiserade orbitaler, men är inte korrekt för vissa metallföreningar, gasformiga salter och oxider.
Sp-hybridisering
Den enklaste hybridbanan är sp, vilket motsvarar ett steriskt antal på två. Bindningsvinkeln är linjär eller 180 grader när atomen inte har några ensamma elektronpar. Ett exempel är koldioxid. Omvänt har en kvävemolekyl ett enda elektronpar. Detta ger den en linjär form men en ohybridiserad omloppsbana och har därför ingen bindningsvinkel.
Sp2-hybridisering
Ett steriskt antal på tre leder till bildandet av sp2-orbitaler. Bindningsvinklarna beror på antalet ensamma elektronpar. Till exempel har bortriklorid inga ensamma par, en trigonal plan form och bindningsvinklar på 120 grader. Triosyremolekylen O3 har ett ensamt par och bildar en böjd form med bindningsvinklar på 118 grader. Å andra sidan har O2 två ensamma par och en linjär form.
Sp3-hybridisering
En atom med ett steriskt antal på fyra kan ha från noll till tre ensamma elektronpar inom en sp3-hybridiserad orbital. Metan, som inte har några ensamma par, bildar en tetraeder med 109,5 graders bindningsvinklar. Ammoniak har ett ensamt par, vilket skapar bindningsvinklar på 107,5 grader och en trigonal pyramidform. Vatten, med två ensamma elektronpar, har en böjd form med 104,5 graders bindningsvinklar. Fluormolekyler har tre ensamma par och en linjär geometri.
Högre steriska siffror
Högre steriska tal leder till mer komplexa geometrier och olika bindningsvinklar. Förutom VSEPR förutsäger komplicerade teorier som molekylära kraftfält och kvantteori också bindningsvinklar.