อะไรคือความแตกต่างระหว่างเรขาคณิตอิเล็กทรอนิกส์และรูปร่างโมเลกุล?

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตของโมเลกุลเป็นการจัดเรียงของอิเล็กตรอนหรืออะตอมรอบ ๆ อะตอมกลางในอวกาศสามมิติ สิ่งนี้ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างเฉพาะและมุมพันธะบางอย่าง

คำจำกัดความทางเรขาคณิตของโมเลกุลในวิชาเคมีคือการจัดเรียงอะตอมที่สัมพันธ์กับอะตอมกลางในพื้นที่สามมิติ

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนคือการจัดเรียงของกลุ่มอิเล็กตรอน หากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวซึ่งไม่มีพันธะกับอะตอมอื่นอยู่ในโมเลกุล สิ่งนี้จะเปลี่ยนเรขาคณิตของโมเลกุล ไม่ใช่เรขาคณิตของอิเล็กตรอน

หากกลุ่มอิเล็กตรอนทั้งหมดถูกผูกมัดโดยไม่มีคู่เดียว เรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตของโมเลกุลจะเหมือนกัน

แรงผลักอิเล็กตรอนของเปลือกม่านแขวน (VSEPR) คือ a ทฤษฎี ที่เสนอเรขาคณิตของโมเลกุลโดยอาศัยการลดแรงผลักระหว่างคู่อิเล็กตรอนให้น้อยที่สุด แบบจำลองนี้มีประโยชน์สำหรับสารประกอบส่วนใหญ่ที่มีอะตอมตรงกลาง

อิเล็กตรอนไม่ว่าจะถูกผูกมัดหรืออยู่เป็นคู่เดี่ยว จะผลักกัน และจัดเรียงรอบอะตอมตรงกลางในลักษณะที่ลดการผลักกันและเพิ่มระยะห่างระหว่างอิเล็กตรอนให้มากที่สุด

อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะขับไล่แรงกว่าอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัด และสิ่งนี้จะเปลี่ยนมุมพันธะในเรขาคณิตของโมเลกุล ทำให้มุมเล็กลงเล็กน้อย

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนถูกกำหนดโดยกลุ่มอิเล็กตรอน:

• 2 หมู่อิเล็กตรอนเชิงเส้น
• 3 หมู่อิเล็กตรอน ตรีโกณมิติระนาบ
• 4 หมู่อิเล็กตรอน จัตุรมุข
• 5 หมู่อิเล็กตรอน ตรีโกณมิติ-ไบพีระมิด
• 6 หมู่อิเล็กตรอน แปดด้าน

เรขาคณิตเชิงเส้นเกี่ยวข้องกับอะตอมกลางที่มีอิเล็กตรอนพันธะสองคู่ที่มุม 180 องศา (เส้นตรง). นี่เป็นรูปทรงเดียวที่เป็นไปได้สำหรับเรขาคณิตเชิงเส้น เรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตของโมเลกุลเหมือนกัน

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนระนาบตรีกอนเป็นอะตอมกลางที่มีอิเล็กตรอนพันธะสามคู่ที่ มุม 120 องศา เรียงกันเป็นระนาบหรือ "แบน"

เฉพาะระนาบตรีโกณมิติเท่านั้นที่มีเรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตโมเลกุลเหมือนกัน:

• ระนาบตรีโกณมิติ: อิเล็กตรอนทั้งสามคู่ถูกพันธะกับอะตอม
  
• งอ: พันธะสองอะตอม อิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่ (ในที่นี้ เรขาคณิตของโมเลกุลแตกต่างจากเรขาคณิตของอิเล็กตรอน และตามที่ระบุไว้ข้างต้น มุมพันธะจะน้อยกว่า 120 องศาเล็กน้อย)

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนแบบจตุรัสเป็นอะตอมกลางที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนพันธะสี่คู่ที่มุม 109.5 องศา จากกันกลายเป็นรูปทรงที่คล้ายกับจัตุรมุข

เฉพาะรูปทรงจัตุรมุขเท่านั้นที่มีเรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตโมเลกุลเหมือนกัน:

• จัตุรมุข: อิเล็กตรอนพันธะทั้งสี่คู่ถูกผูกมัดกับอะตอม
• พีระมิดตรีโกณมิติ: พันธะสามอะตอม, อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหนึ่งคู่
• งอ: พันธะสองอะตอม, อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสองคู่

Trigonal bipyramidal เป็นอะตอมกลางที่มีคู่อิเล็กตรอนพันธะห้าคู่

ชื่อเรขาคณิตมาจากรูปร่างสามคู่ในระนาบที่ มุม 120 องศา (เรขาคณิตระนาบตรีโกณมิติ) และอีกสองคู่ที่เหลือที่ มุม 90 องศา ไปที่เครื่องบิน รูปร่างคล้ายกับปิรามิดสองอันที่มีฐานสามเหลี่ยมติดกัน

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวจะเติมส่วนระนาบตรีโกณมิติของเรขาคณิตก่อน เฉพาะรูปทรงสองขั้วแบบตรีโกณมิติเท่านั้นที่มีเรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตโมเลกุลเหมือนกัน:

• bipyramidal ตรีโกณมิติ: อิเล็กตรอนพันธะทั้งห้าคู่ถูกผูกมัดกับอะตอม
• กระดานหก: พันธะสี่อะตอม, อิเล็กตรอนคู่เดียว pair
• รูปตัว t: พันธะสามอะตอม, อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสองคู่
• เส้นตรง: พันธะสองอะตอม (อยู่ตรงข้ามกัน) อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสามคู่

เรขาคณิตของอิเล็กตรอนแปดด้านเป็นอะตอมกลางที่มีอิเล็กตรอนพันธะหกคู่ ซึ่งทั้งหมดอยู่ที่ 90 องศาซึ่งกันและกัน รูปร่างคล้ายกับปิรามิดสองอันที่มีฐานสี่เหลี่ยมติดกัน

เฉพาะรูปทรงแปดด้านเท่านั้นที่มีทั้งเรขาคณิตของอิเล็กตรอนและเรขาคณิตของโมเลกุลเหมือนกัน โปรดทราบว่าไม่มีชุดค่าผสมอื่นใดในรูปทรงเรขาคณิตนี้นอกจากรายการด้านล่าง:

• octahedral: อิเล็กตรอนพันธะทั้งหกคู่ถูกผูกมัดกับอะตอม
• พีระมิดทรงสี่เหลี่ยม: พันธะห้าอะตอม อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหนึ่งคู่
• ระนาบสี่เหลี่ยม: พันธะสี่อะตอม, อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสองคู่