นอกจากคุณสมบัติเฉพาะแล้ว โมเลกุลต่างๆ ยังมีรูปทรงที่แตกต่างกัน คุณสามารถใช้แรงผลักคู่อิเล็กตรอนของเปลือกวาเลนซ์ควบคู่ไปกับ สเตอริคนัมเบอร์ ของโมเลกุลเพื่อกำหนดโครงสร้างทางเรขาคณิตของมัน นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เข้าใจว่าจำนวน steric ของโมเลกุลคืออะไร และวิธีคำนวณของคุณเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักศึกษาวิชาเคมีและใครก็ตามที่ต้องการตรวจสอบเรขาคณิตของโมเลกุล
กระบวนการในการค้นหาจำนวน steric นั้นค่อนข้างตรงไปตรงมา ตราบใดที่คุณสามารถนับพันธะโมเลกุลและใช้โครงสร้าง Lewis ของโมเลกุลเพื่อค้นหาคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว
หมายเลข Steric คืออะไร?
จำนวน steric ของโมเลกุลคือจำนวนของอะตอมอื่นๆ ที่จับกับอะตอมกลางของโมเลกุล บวกกับจำนวนของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่ติดอยู่กับมัน
ใช้เพื่อกำหนด เรขาคณิตโมเลกุล เนื่องจากอิเล็กตรอนเป็นคู่จะผลักกัน ไม่ว่าคู่นั้นจะพันธะอิเล็กตรอนหรือคู่โดดเดี่ยวที่ไม่ได้ผูกมัดกับอะตอมเฉพาะ เนื่องจากพวกมันวางตำแหน่งตัวเองเพื่อให้เกิดการแยกตัวสูงสุด การวัดจำนวน steric ที่ค่อนข้างง่ายจะบอกคุณถึงรูปร่างโดยรวมของโมเลกุล
สำหรับโมเลกุลที่มีจำนวน steric 2 จะมีโครงสร้างเชิงเส้น และสำหรับจำนวน steric 3 จะมีโครงสร้างระนาบตรีโกณมิติ อย่างต่อเนื่องในลักษณะเดียวกัน จำนวน steric 4 นำไปสู่โครงสร้าง tetrahedral 5 ให้โครงสร้าง bipyramidal แบบตรีโกณมิติและจำนวน steric 6 นำไปสู่โครงสร้างแปดเหลี่ยม
สูตรเลขสเตอริค
สูตรจำนวน steric สามารถเขียนได้โดยตรงตามคำจำกัดความที่ให้ไว้ด้านบนดังนี้:
สเตอริคนัมเบอร์ = (จำนวนอะตอมที่ยึดติดกับอะตอมกลาง) + (จำนวนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมกลาง)
ความท้าทายในการคำนวณจำนวน steric จึงน้อยกว่าการคำนวณจริงและมากกว่า การดูโครงสร้างของโมเลกุลในแง่ของพันธะอิเล็กตรอนและการหาตัวเลขสองตัวที่คุณ ความต้องการ. มันค่อนข้างง่ายที่จะทำถ้าคุณดูโครงสร้างลูอิสของโมเลกุลและเข้าใจวิธีหาคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว
โครงสร้าง Lewis และ Lone Pairs
โครงสร้างลิวอิสของโมเลกุลเป็นตัวแทนของอิเล็กตรอนในเปลือกเวเลนซ์สำหรับอะตอมในโมเลกุลโดยทั่วไป แทนด้วยจุดรอบๆ อะตอม ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์มาตรฐาน (เช่น O สำหรับออกซิเจน C สำหรับคาร์บอน H สำหรับไฮโดรเจนและ Cl สำหรับ คลอรีน).
ขั้นแรก ให้วาดอะตอมและพันธะของพวกมันตามสูตรโมเลกุลและ/หรือสิ่งที่คุณรู้เกี่ยวกับโมเลกุลนี้แล้ว ตัวอย่างเช่น น้ำ (H2O) แสดงโดยอะตอม O ตรงกลาง โดยมีอะตอม H สองอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว (เส้นตรงแต่ละเส้น) ที่ด้านใดด้านหนึ่ง
เติมอิเล็กตรอนที่เหลืออยู่ในเปลือกเวเลนซ์ สำหรับออกซิเจน มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนหกตัว และสองตัวนี้เกี่ยวข้องกับพันธะกับอะตอมของไฮโดรเจน ทำให้เหลือเวเลนซ์อิเล็กตรอนสี่ตัวให้เติมเข้าไป วาดจุดสองคู่รอบสัญลักษณ์ O เพื่อให้ไดอะแกรมสมบูรณ์
คู่เดียวสำหรับออกซิเจนคืออิเล็กตรอนสองคู่นี้ที่ไม่เกี่ยวข้องกับพันธะโมเลกุล แน่นอน สถานการณ์อื่นๆ นำไปสู่โครงสร้าง Lewis ประเภทต่างๆ และคุณจะต้องคิดให้มากขึ้นในบางกรณี
ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนจะไม่เกิดเป็นคู่ เว้นแต่จะไม่มี "ช่องว่าง" อยู่นอกคู่เช่น ในคาร์บอนมีสี่ วาเลนซ์อิเล็กตรอน แต่ด้วยจุดที่มีอยู่ทั้งหมดแปดจุด อิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องสร้างคู่เพื่อให้พอดีกับเปลือก ดังนั้นพวกมันจึง ไม่
การคำนวณจำนวน Steric
การใช้สูตรจำนวน steric นั้นง่ายเมื่อคุณวาดโครงสร้าง Lewis สำหรับโมเลกุลที่เป็นปัญหา ดูที่อะตอมตรงกลางและนับพันธะแต่ละอัน (แม้ว่าจะเป็นพันธะคู่หรือพันธะสามก็ตาม) ที่ติดอยู่กับอะตอมแต่ละอัน จากนั้นดูที่จุดรอบ ๆ อะตอม: มีคู่ใดที่ไม่เกี่ยวข้องกับพันธะหรือไม่? ถ้าใช่ ให้บวกหนึ่งผลรวมสำหรับแต่ละตัวอย่าง
สำหรับ H2O อะตอมออกซิเจนกลางถูกพันธะกับไฮโดรเจนสองอะตอม และมีอิเล็กตรอนเหลืออยู่สองคู่รอบๆ สามารถแทรกลงในสูตรจำนวน steric เพื่อค้นหาผลลัพธ์:
\begin{aligned} \text{Steric number} &= \text{(จำนวนอะตอมที่ถูกผูกมัดกับอะตอมกลาง)} + \text{(จำนวนของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมกลาง)} \\ &= 2 + 2 \\ &= 4 \end{จัดตำแหน่ง}
ดังนั้น น้ำจึงมีโครงสร้างแบบจัตุรมุข แม้ว่าส่วนหนึ่งของโครงสร้างนี้จะประกอบด้วยอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว