Прогнозуйте кути між зв’язаними атомами, використовуючи теорію відштовхування пари електронної пари валентної оболонки (VSEPR). Стеричне число - сукупність інших атомів та одиноких електронних пар, прив’язаних до центрального атома - визначає геометрію молекули. Одинокі електронні пари перебувають у зовнішній (валансовій) оболонці атома і не діляться з іншими атомами.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Хоча ви не можете використовувати VSEPR для обчислення кутів зв’язку, це допомагає визначити ці кути на основі стеричного числа. Лише водень має стеричне число одиниця, а молекула Н2 має лінійну форму.
Гібридизовані орбітали
Електрон обертається навколо атома в характерній формі, що визначається найбільш імовірним місцем пошуку електрона в будь-який момент часу. Електрони відштовхують один одного, оскільки всі вони мають негативні заряди, тому орбіталі дають кожному електрону максимально можливу відстань від сусідів. Коли валентний електрон утворює ковалентний зв’язок з іншим атомом, орбіталь змінюється в процесі, який називається гібридизацією. VSEPR передбачає кути зв'язку на основі гібридизованих орбіталей, але не є точним для деяких металевих сполук, газоподібних солей та оксидів.
Sp Гібридизація
Найпростішою гібридною орбіталлю є sp, що відповідає стеричному числу два. Кут зв’язку є лінійним, або 180 градусів, коли атом не має одинарних електронних пар. Прикладом може служити діоксид вуглецю. І навпаки, молекула азоту має одну одиноку електронну пару. Це надає йому лінійну форму, але негібридизовану орбіталу, і тому вона не має кута зв’язку.
Sp2 Гібридизація
Стеричне число три призводить до утворення sp2-орбіталей. Кути зв’язку залежать від кількості одиноких електронних пар. Наприклад, трихлорид бору не має одинарних пар, трикутної площинної форми та кутів зв’язку 120 градусів. Молекула триоксигену O3 має одну самотню пару і утворює зігнуту форму з кутами зв’язку 118 градусів. З іншого боку, O2 має дві одинарні пари та лінійну форму.
Sp3 Гібридизація
Атом зі стеричним числом чотири може мати від нуля до трьох одиноких електронних пар в межах гібридизованої орбіталі sp3. Метан, який не має одиноких пар, утворює тетраедр із кутами зв’язку 109,5 градусів. Аміак має одну самотню пару, що створює кути зв’язку 107,5 градусів і тригональну пірамідальну форму. Вода з двома одинокими парами електронів має вигнуту форму з кутами зв’язку 104,5 градуса. Молекули фтору мають три одиночні пари та лінійну геометрію.
Вищі стеричні числа
Вищі стеричні числа призводять до більш складної геометрії та різних кутів зв’язку. На додаток до VSEPR, складні теорії, такі як поля молекулярних сил та квантова теорія, також передбачають кути зв'язку.