Что такое теория VSEPR?
VSEPR — это сокращение английского названия теории отталкивания электронных пар валентной оболочки (теория Гиллеспи). Домены вокруг центрального атома отталкиваются друг от друга и располагаются как можно дальше. Одна связь или одна неподелённая пара — это один домен. Двойная и тройная связи — тоже один домен, потому что их электроны расположены в одном направлении.
Различай два термина:
- Электронная геометрия: положение всех доменов, включая неподелённые пары.
- Форма молекулы: положение только атомов, без неподелённых пар.
Таблица электронной геометрии и форм молекул
Строка показывает общее число доменов, столбец — число неподелённых пар. Число связей — это их разность.
| Электронная геометрия | 0 пар | 1 пара | 2 пары | 3 пары |
|---|---|---|---|---|
| Линейная (2 домена) | Линейная, 180°, CO2 | — | — | — |
| Плоский треугольник (3) | Плоский треугольник, 120°, BF3 | Угловая, ≈120°, SO2 | — | — |
| Тетраэдр (4) | Тетраэдр, 109.5°, CH4 | Треугольная пирамида, 107°, NH3 | Угловая, 104.5°, H2O | — |
| Тригональная бипирамида (5) | Тригональная бипирамида, 90°/120°, PCl5 | Качели, ≈90°/120°, SF4 | Т-образная, 90°, ClF3 | Линейная, 180°, XeF2 |
| Октаэдр (6) | Октаэдр, 90°, SF6 | Квадратная пирамида, 90°, BrF5 | Плоский квадрат, 90°, XeF4 | — |
Молекула с 1 связью состоит из 2 атомов, поэтому она всегда линейная.
Отталкивание слабеет в таком порядке: неподелённая пара и неподелённая пара, неподелённая пара и связь, связь и связь. Поэтому неподелённая пара сжимает связи и уменьшает угол. В тригональной бипирамиде неподелённая пара занимает положение в плоскости треугольника, а в октаэдре 2 неподелённые пары располагаются напротив друг друга.
Как посчитать неподелённые пары?
- Найди число валентных электронов центрального атома.
- Вычти электроны, которые участвуют в связях: 1 на одинарную связь, 2 на двойную, 3 на тройную.
- Раздели оставшиеся электроны на 2: получится число неподелённых пар.
Например, в SF4 у серы 6 валентных электронов, 4 участвуют в связях, остаётся 2 электрона, то есть 1 неподелённая пара. Связей 4, неподелённая пара 1, поэтому форма — качели.
Проверь формы VSEPR в приложении Nalukh chem
Меняй связи, неподелённые пары и порядок связи и проверяй электронную геометрию, форму и угол. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Симулятор открывается с молекулой из 4 связей без неподелённых пар. Фиолетовый шар A — центральный атом.
- В строках Связь и Неподелённая пара на нижней панели добавляй и убирай домены кнопками − и +. Их сумма не может быть больше 6.
- На карточке слева вверху прочитай форму молекулы, электронную геометрию и валентный угол.
- Кнопки Одинарная, Двойная и Тройная рисуют все связи этого порядка.
- Кнопка Показать углы рисует дугу между первыми двумя связями и подписывает значение угла.
- Жёлтая кнопка в правом верхнем углу возвращает к начальному состоянию.
Задания для симулятора
- Оставь всего 4 домена и меняй число неподелённых пар: 0, 1, 2. Что не меняется? Ответ: электронная геометрия остаётся тетраэдром, а форма становится тетраэдром, треугольной пирамидой и угловой.
- Поставь 3 связи и 1 неподелённую пару и нажми Двойная, Тройная. Изменится ли форма? Ответ: нет, останется треугольная пирамида.
- Предскажи форму XeF4 и проверь. У ксенона 8 валентных электронов. Ответ: 4 связи, 2 неподелённые пары, плоский квадрат.
Частые ошибки
- Писать электронную геометрию вместо формы. У NH3 электронная геометрия — тетраэдр, а форма — треугольная пирамида.
- Считать двойную связь за 2 домена. В CO2 есть 2 двойные связи, а доменов 2.
- Считать неподелённые пары концевых атомов. На форму влияют только неподелённые пары центрального атома.
Если изучаешь это впервые, начни с основ формы молекул.
