VSEPR 이론

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VSEPR 이론이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

원자가 쉘 전자 쌍 반발 이론 (VSEPR 이론)은 원자 주변의 원자가 전자 쌍 사이에 반발이 있다는 생각에 의존합니다. 따라서 그들은이 반발을 최소화하는 구성을 채택 할 것입니다. 따라서 분자는 에너지를 잃고 더 안정적이되어 분자 기하학을 결정합니다.

VSEPR 모델의 중요성

Lewis 구조는 2 차원으로 제한하기 때문에 원자 사이에 얼마나 많은 종류의 링크가 존재하는지 알 수 있습니다. VSEPR 모델은 분자와 이온의 3-D 모양을 정확하게 예측하지만 링크 길이 또는 결합 구조에 대한 상세한 정보를 제공하지 못합니다.
VSEPR 모델은 원자를 공전하는 전자가 반발을 최소화하여 분자 구조를 결정하는 방식으로 자신을 배치한다고 가정합니다.
중앙 원자가 금속이 아닌 한, 중심 원자를 가진 실질적으로 모든 화합물의 형태를 예측할 수 있습니다. 각 양식에는 이름과 이상적인 채권 각도가 할당됩니다.

Ronald Nyholm과 Ronald Gillespie는 VSEPR 가설의 두 주요 창립자입니다. 이 가설은 때때로이 화학자들을 기리기 위해 Gillespie-Nyholm 이론으로 알려져 있습니다.

VSEPR 이론에 따르면 SF4의 VSEPR 이론/ 모양에 따르면, Pauli 배제 원리는 두 전자 사이의 반발을 유발하며, 이는 분자의 구조를 결정하기 위해 정전기 반발보다 더 중요합니다.

분자 형태를 설명하는 동안 다음 용어를 적용 할 수 있습니다.

결합 된 원자, 중심 원자 및 다른 결합 원자에 의해 형성된 각도는 결합 각도입니다.
다른 원자와 공유되지 않은 한 쌍의 원자가 전자를 고독한 쌍이라고합니다.
다 원자 이온 또는 분자는 그들의 결합에 의해 결합 된 원자의 3D 배열을 특징으로한다.
전자 쌍 형상은 분자 또는 이온의 코어 원자 주위의 전자 쌍의 구조입니다.

분자 및 전자 쌍 기하학은 분자 형상이 비 쌍 전자를 제거한다는 의미에서 다르지만, 전자 쌍 형상은 짝을 이루지 않은 원자와 결합 된 원자를 모두 포함합니다. 화학 물질에 짝을 이루지 않은 전자가 없으면 화학 물질의 분자와 전자 쌍이 동일합니다.

VSEPR 이론은 다음을 가정합니다.

VSEPR 이론 가정은 다음과 같습니다.

다 원자 분자 (3 개 이상의 원자로 구성된 분자)의 성분 원자 중 하나는 다른 모든 원자가 부착되는 중심 원자 역할을합니다.
원자가 쉘 전자 쌍의 수는 분자의 모양을 결정합니다.
전자 쌍은 그들 사이의 전자-전자 반발이 거리를 최소화하도록 스스로 정렬하는 것을 선호합니다.
전자 쌍은 원자가 표면에 집중되어 서로의 거리를 극대화합니다.
전자의 결합 쌍이 분자의 코어 원자를 둘러싸면 분자는 비대칭 적으로 구조화됩니다.
중앙 원자가 고독한 쌍과 전자의 본드 쌍으로 둘러싸인 경우 분자는 변형 된 모양을 갖습니다.
VSEPR 이론은 분자의 공명 구조에 적용됩니다.
2 개의 고독 쌍은 반발력이 가장 많고 두 개의 본드 쌍은 가장 작습니다.
전자 쌍이 중앙 원자 주위에 서로 닫히면 서로 격퇴 할 때 분자의 에너지가 증가합니다.
상당한 거리가 전자 쌍을 분리 할 때, 그들 사이의 반발은 감소하고 분자는 에너지를 잃습니다.

VSEPR :사용 방법?

문제가있는 이온 또는 분자의 경우 루이스 구조를 그립니다.

코어 원자를 둘러싼 영역의 전자 그룹 수를 계산하십시오. 단일 그룹은 단일 쌍의 전자로 구성됩니다. 두 배 또는 트리플 본드이더라도 각각은 별도의 그룹으로 계산됩니다. 테이블에서 해당하는 전자 형상을 찾으십시오. 코어 원자 주위의 고독한 쌍과 결합 쌍의 수를 계산하고 해당 정보를 사용하여 분자 모양을 결정합니다.

vsepr 에 대한 표기법

VSEPR 표기법은 중앙 원자 주위에서 회전하는 전자 쌍의 수에 기초하여 화학 종을 식별하기위한 일반적인 공식을 제공합니다. 그러나 모든 종이 동일한 분자 형상을 가지고있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 이산화탄소와 이산화탄은 두 종이지만 하나는 똑바로 똑바로 있고 다른 하나는 구부러져 있습니다.

고독한 쌍 전자는 때때로 표기법에 포함되며, 저자 또는 텍스트가 사용하는 규칙에 따라 물이 종이라고 할 수 있기 때문에 혼란 스러울 수 있습니다. 일반적으로

중심 원자는 문자 A로 표시됩니다.
코어 원자에 연결된 원자의 수는 문자 b 또는 x로 표시됩니다.
중앙 원자의 고독한 쌍의 수는 e.

다시,이 가설에는 몇 가지 한계가 있습니다. VSEPR 가설의 일반적인 단점이 이제 논의 될 것입니다.

VSEPR 이론의 단점

VSEPR 모델은 이론이 아니라 가설입니다. 그것은 발견이나 예측을 설명하거나 설명하려고 시도하지 않습니다. 대신, 그것은 정확도가 높은 상당수의 분자의 구조를 예측하는 알고리즘입니다.
VSEPR 이론 분자의 형상은 간단하고 유용한 기술입니다. 그러나 모든 화학 종에 효과가있는 것은 아닙니다.
처음부터 이상화 된 결합 각도가 반드시 측정 된 결합 각도에 해당하는 것은 아닙니다. VSEPR은이를 예측하고 동일한 결합 각도를 가질 것입니다. 그러나 구조적 분석은 두 분자의 결합 각이 12도 떨어져 있음을 보여 주었다.
그룹 -2 할로드가 구부러 질 때 VSEPR은 선형이 될 것이라고 예측합니다. VSEPR이 불충분하면 양자 역학 및 원자 궤도는보다 자세한 예측을 제공 할 수 있습니다.

이러한 비슷한 형태 각각은 이전 예에서 찾을 수 있습니다. 반면에 VSEPR 이론은 분자의 원자들 사이의 정확한 결합 각도를 계산하는 데 사용될 수 없습니다.

각 양식을 자세히 살펴 보겠습니다.

선형 모양의 분자 :이 형태의 분자는 중앙 원자의 원자가 쉘에 2 개의 지점이 있습니다. 반발을 최소로 줄이기 위해 조직되어야합니다 (반대 방향을 가리키는)

예 :분자 Bef2

Trigonal 평면 모양 :3 개의 분자가 분자의 중앙 원자에 결합됩니다. 전자는 조직되므로 그들 사이의 반발은 감소합니다 (정상 삼각형의 모서리를 향해)

예 :BF3

분자의 사면체 형태 :2 차원 분자에서 원자는 같은 평면에 있으며, 이러한 조건이 메탄에 적용될 때, 우리는 900의 결합 각도를 가진 정사각형 기하학을 얻습니다. H-C-H 사이. (정상 삼각형의 모서리쪽으로)
pf5를 삼중 기피라미드 분자의 예로 살펴 보겠습니다. 반발을 줄이기 위해, 전자는 삼중 피라미드의 모서리쪽으로 고르게 분포 될 수있다. 삼각형 Bipyramidal은 분자 적도를 따라 3 점으로 구성됩니다. 두 곳은 축의 적도 평면과 평행합니다.

결론

전자 쌍 지오메트리와 분자 형상의 주요 차이점은 전자 쌍 형상이 결합 된 원자와 짝을 이루지 않은 원자를 포함하는 반면 분자 형상은 짝을 이루지 않은 전자를 제외한다는 것입니다. 화학 물질에 짝을 이루지 않은 전자가없는 경우, 분자의 형상과 전자 쌍의 형상이 동일합니다.