Пространственное строение молекул
Пространственное строение молекулы — это расположение атомов относительно друг друга в трёхмерном пространстве. Его определяют число электронных пар вокруг центрального атома и наличие среди них неподелённых пар.
Сначала учитывают все электронные пары у центрального атома: пары, образующие связи с соседними атомами, и неподелённые пары. Двойная или тройная связь считается одной электронной областью, хотя содержит соответственно две или три общие пары. Неподелённая пара отталкивает сильнее связывающей, поэтому она сильнее изменяет форму молекулы и уменьшает валентный угол.
В записи \(AX_mE_n\) буква \(A\) обозначает центральный атом, \(X\) — атомы, соединённые с ним, \(m\) — их число, а \(E\) — неподелённые электронные пары центрального атома; \(n\) показывает число таких пар. Например, для воды используется запись \(AX_2E_2\): у атома кислорода две связи и две неподелённые пары.
| Электронные области | Неподелённые пары | Форма молекулы или частицы | Пример |
|---|---|---|---|
| 2 | 0 | линейная | \(\mathrm{CO_2}\) |
| 3 | 0 | плоская треугольная | \(\mathrm{BF_3}\) |
| 3 | 1 | угловая | \(\mathrm{SO_2}\) |
| 4 | 0 | тетраэдрическая | \(\mathrm{CH_4}\) |
| 4 | 1 | тригональная пирамидальная | \(\mathrm{NH_3}\) |
| 4 | 2 | угловая | \(\mathrm{H_2O}\) |
В молекуле \(\mathrm{NH_3}\) у атома азота четыре электронные области: три связывающие пары и одна неподелённая. Электронная геометрия близка к тетраэдрической, но форма самой молекулы — тригональная пирамидальная, потому что неподелённая пара не является атомом-вершиной.
Электронная геометрия учитывает все электронные пары. Форма молекулы описывает только расположение атомов. Поэтому у \(\mathrm{H_2O}\) электронная геометрия тетраэдрическая, а форма молекулы угловая. Форма влияет и на полярность молекулы, но не определяет её одна.
Какую форму имеет молекула \(\mathrm{NH_3}\)?
Главное
- Форма молекулы определяется числом электронных областей у центрального атома и неподелённых пар.
- Неподелённые пары отталкивают сильнее связывающих и изменяют валентные углы.
- Двойная и тройная связь при определении геометрии считаются одной электронной областью.