Back to chapter

10.3:

Voorspellen van de Moleculaire Geometrie

JoVE Core
Chimie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Chimie
Predicting Molecular Geometry

Langues

Diviser

VSEPR-theorie helpt bij het bepalen van elektronenpaargeometrieën en moleculaire geometrieën. Een reeks stappen wordt gebruikt om de geometrie en bindingshoeken van moleculen, zoals fosfortrichloride, te voorspellen. De eerste stap is om de Lewis-structuur van het molecuul te tekenen.Tel vervolgens het totale aantal elektronengroepen op het centrale atoom. Rond fosfor zijn er vier elektronengroepen, drie bindingsparen en één vrij paar. Bepaal nu de geometrie van het elektronenpaar.De geometrie van het elektronenpaar is tetraëdrisch. Vanwege het vrije paar is de moleculaire geometrie echter trigonaal piramidaal. Het vrije paar verkleint de bindingshoek tot minder dan 109, 5 graden.Hetzelfde protocol wordt gebruikt om de elektronenpaargeometrie en moleculaire structuur voor kooldioxide te voorspellen. De Lewis-structuur van kooldioxide toont de twee elektronengroepen rond het koolstofatoom aangezien elke dubbele binding telt als één elektronengroep. De twee-elektronengroepen oriënteren zich aan weerszijden van het centrale koolstofatoom met een bindingshoek van 180 graden.Het elektronenpaar en moleculaire geometrieën zijn identiek omdat er geen vrije elektronenparen op het centrale atoom zijn en koolstofdioxidemoleculen lineair zijn. De Lewis-structuur van telluurtetrachloride heeft vijf elektronengroepen rond het telluriumatoom:vier bindingsparen en één vrij paar. De elektronengroepen hebben een trigonale bipyramidale geometrie.Het vrije paar bezet een van de equatoriale posities en het molecuul heeft de vorm van een wip. Deze stappen kunnen weer worden gebruikt om de elektronenpaargeometrie en moleculaire structuur van het jodiumtetrachloride-anion te bepalen. De Lewis-structuur heeft zes elektronengroepen rond het jodiumatoom, vier bindingsparen en twee vrije paren.De elektronengroepen hebben een octaëdrische opstelling. De bindingsparen blijven in één vlak en de vrije paren worden aan weerszijden van dit vlak geplaatst, waardoor de afstoting wordt geminimaliseerd. De moleculaire geometrie is vierkant vlak.

10.3:

Voorspellen van de Moleculaire Geometrie

VSEPR Theory for Determination of Electron Pair Geometries

The following procedure uses VSEPR theory to determine the electron pair geometries and the molecular structures:

  1. Write the Lewis structure of the molecule or polyatomic ion.
  2. Count the number of electron groups (lone pairs and bonds) around the central atom. A single, double, or triple bond counts as one region of electron density.
  3. Identify the electron-pair geometry based on the number of electron groups: linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal bipyramidal, or octahedral (As depicted in Figure 1, first column).
  4. Use the number of lone pairs to determine the molecular structure. If more than one arrangement of lone pairs and chemical bonds is possible, choose the one that will minimize repulsions, remembering that lone pairs occupy more space than multiple bonds, which occupy more space than single bonds. In trigonal bipyramidal arrangements, repulsion is minimized when every lone pair is in an equatorial position. In an octahedral arrangement with two lone pairs, repulsion is minimized when the lone pairs are on opposite sides of the central atom.

The molecular structures are identical to the electron-pair geometries when there are no lone pairs present. For a particular number of electron pairs, the molecular structures for one or more lone pairs are determined based on modifications of the corresponding electron-pair geometry.

Predicting Molecular Structures using VSEPR Theory 

The following examples illustrate the use of VSEPR theory to predict the molecular structures. 

Let’s see how to determine the electron-pair geometry and molecular structure of CO2 and BCl3.

We write the Lewis structure of CO2 as:

Image1

This shows us two double bonds around the carbon atom—each double bond counts as one electron group, and there are no lone pairs on the carbon atom. Using VSEPR theory, we predict that the two electron groups arrange themselves on opposite sides of the central atom with a bond angle of 180°. The electron-pair geometry and molecular structure are identical, and CO2 molecules are linear.

To predict the electron-pair geometry and molecular structure of a TeCl4 molecule, the first step is to write the Lewis structure of TeCl4. It indicates five electron groups around the Te atom: one lone pair and four bonding pairs:

Image2

We expect these five electron groups to adopt a trigonal bipyramidal electron-pair geometry. To minimize lone pair repulsions, the lone pair occupies one of the equatorial positions. The molecular structure  is that of a seesaw.

This text has been adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6: Molecular Structure and Polarity.