כיצד לחשב זוויות בונד

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• אורביטלים היברידיים
• Sp הכלאה
• הכלאה Sp2
• הכלאה Sp3
• מספרים סטרטיים גבוהים יותר

חזו את הזוויות בין אטומים כבולים באמצעות התיאוריה של דחיית זוגות אלקטרונים של מעטפת (VSEPR). המספר הסטרי - סך האטומים האחרים וזוגות אלקטרונים בודדים הקשורים לאטום מרכזי - קובע את הגיאומטריה של מולקולה. זוגות אלקטרונים בודדים שוכנים במעטפת החיצונית (ערכית) של אטום, והם אינם משותפים לאטומים אחרים.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

בזמן שאתה לא יכול להשתמש ב- VSEPR כדי לחשב זוויות קשר, זה עוזר לקבוע את הזוויות הללו על סמך המספר הסטרי. רק למימן מספר סטרי של אחד, ולמולקולת H2 יש צורה ליניארית.

אורביטלים היברידיים

אלקטרון מקיף אטום בצורה אופיינית הנקבעת על ידי המקום הסביר ביותר למצוא את האלקטרון בכל עת. אלקטרונים דוחים זה את זה מכיוון שלכולם מטענים שליליים, כך שהאורביטלים נותנים לכל אלקטרון את המרחק המרבי האפשרי משכניו. כאשר אלקטרון עריכה יוצר קשר קוולנטי עם אטום אחר, המסלול משתנה בתהליך שנקרא הכלאה. VSEPR חוזה זוויות קשר המבוססות על אורביטלים היברידיים, אך אינו מדויק לתרכובות מתכתיות, מלחים גזים ותחמוצות מסוימות.

Sp הכלאה

המסלול ההיברידי הפשוט ביותר הוא sp, המתאים למספר סטרלי של שניים. זווית הקשר היא לינארית, או 180 מעלות, כאשר לאטום אין זוגות אלקטרונים בודדים. דוגמא לכך היא פחמן דו חמצני. לעומת זאת, למולקולת חנקן יש זוג אלקטרונים בודד. זה נותן לו צורה ליניארית אבל מסלול ללא מעצורים ולכן אין לו זווית קשר.

הכלאה Sp2

מספר סטרי של שלושה מוביל להיווצרות אורביטלים sp2. זוויות הקשר תלויות במספר זוגות האלקטרונים הבודדים. לדוגמא, לבור טריכילוריד אין זוגות בודדים, צורה מישורית טריגונלית וזוויות קשר של 120 מעלות. למולקולת Trioxygen O3 יש זוג בודד אחד ויוצרת צורה כפופה עם זוויות קשר של 118 מעלות. לעומת זאת, ל- O2 שני זוגות בודדים וצורה ליניארית.

הכלאה Sp3

אטום עם מספר סטרילי של ארבעה יכול להיות מאפס לשלושה זוגות אלקטרונים בודדים בתוך מסלול היברידי sp3. מתאן, ללא זוגות בודדים, יוצר טטרהדרון עם זוויות קשר של 109.5 מעלות. לאמוניה זוג בודד אחד ויוצר זוויות קשר של 107.5 מעלות וצורה פירמידלית טריגונאלית. מים, עם שני זוגות אלקטרונים בודדים, הם בעלי צורה כפופה עם זוויות קשר של 104.5 מעלות. מולקולות פלואור כוללות שלושה זוגות בודדים וגיאומטריה ליניארית.

מספרים סטרטיים גבוהים יותר

מספרים סטריים גבוהים יותר מובילים לגיאומטריות מורכבות יותר וזוויות קשר שונות. בנוסף ל- VSEPR, תיאוריות מורכבות כמו שדות כוח מולקולריים ותורת הקוונטים גם מנבאות זוויות קשר.