Як розрахувати стеричне число

Окрім своїх унікальних властивостей, різні молекули мають різну геометрію. Ви можете використовувати валентну оболонку відштовхування пари електронів поряд з стеричне число молекули для визначення її геометричної будови. Це одна з причин того, що розуміння стеричного числа молекули та способу її обчислення є вирішальним для студентів хімії та всіх, хто хоче дослідити молекулярну геометрію.

Процес пошуку стеричного числа досить простий, однак, поки ви можете підрахувати молекулярні зв’язки та використовувати структуру Льюїса молекули для пошуку одиноких електронних пар.

Стеричне число молекули - це кількість інших атомів, зв’язаних із центральним атомом молекули плюс кількість одиноких пар електронів, приєднаних до нього.

Це використовується для визначення молекулярна геометрія оскільки електрони в парі відштовхують один одного, незалежно від того, є ці пари зв’язуючими електронами або одинокими парами, не зв’язаними з певним атомом. Оскільки вони розташовуються так, щоб досягти максимального розділення, відносно проста міра стеричного числа повідомляє вам загальну форму молекули.

Для молекули зі стеричним числом 2 буде лінійна структура, а для стеричного числа 3 - тригональна плоска структура. Продовжуючи таким же чином, стеричне число 4 призводить до тетраедричної структури, 5 - тригональну біпірамідну структуру, а стеричне число 6 - до октаедричної.

Формулу стеричного числа можна записати безпосередньо на основі визначення, наведеного вище, як:

Стеричне число = (кількість атомів, приєднаних до центрального атома) + (кількість одиноких пар електронів на центральному атомі)

Таким чином, проблема обчислення стеричного числа є не такою, як реальним, а більшою дивлячись на структуру молекули з точки зору зв’язування електронів і знаходячи два числа, які ви потрібно. Це досить легко зробити, якщо поглянути на структуру молекули Льюїса і зрозуміти, як знайти одиноку електронну пару.

Структура Льюїса молекули - це представлення електронів у валентній оболонці для атомів у молекулі, як правило представлені крапками, що оточують атоми, які позначені їх стандартними символами (наприклад, O для кисню, C для вуглецю, H для водню та Cl для хлор).

Спочатку намалюйте атоми та їх зв’язки відповідно до молекулярної формули та / або того, що ви вже знаєте про молекулу. Наприклад, вода (H₂О) представлений центральним атомом О, з двома атомами Н, з’єднаними єдиним зв’язком (окремою прямою лінією) по обидва боки від нього.

Заповніть решту електронів у валентній оболонці (тобто ті, що доступні для зв’язку, які в даний час не є частиною зв’язку). Для кисню існує шість валентних електронів, і два з них беруть участь у зв’язках з атомами водню, залишаючи чотири валентні електрони для заповнення. Намалюйте дві пари точок навколо символу О, щоб заповнити схему.

Одинокими парами кисню є ці дві пари електронів, які не беруть участь у молекулярному зв’язку. Звичайно, інші ситуації ведуть до різних типів структур Льюїса, і вам доведеться трохи подумати в певних випадках.

Наприклад, електрони не утворюють пар, якщо за межами пари немає “просторів”, наприклад у вуглеці їх чотири валентні електрони, але, маючи загальну кількість восьми плям, електронам не потрібно утворювати пари, щоб поміститися в оболонку, і тому вони ні.

Використовувати формулу стеричного числа легко, як тільки ви намалювали структуру Льюїса для відповідної молекули. Подивіться на центральний атом і порахуйте кожен зв’язок (навіть якщо це подвійний або потрійний зв’язок), прикріплений до нього, як один. Тоді подивіться на точки, що оточують атом: чи є пари, які не беруть участь у зв’язках? Якщо так, додайте до загальної суми для кожного прикладу.

Для H₂О, центральний атом кисню зв’язаний з двома атомами Гідрогену, і навколо нього залишаються дві пари електронів. Це можна вставити у формулу стеричного числа, щоб знайти результат:

І тому вода має тетраедричну структуру, хоча частина цієї структури складається з одиноких пар електронів.