Теория отталкивания электронных пар
Теория отталкивания электронных пар объясняет пространственную форму молекулы: электронные пары вокруг центрального атома располагаются так, чтобы как можно меньше отталкиваться друг от друга.
Сначала находят центральный атом и определяют число электронных областей вокруг него: общих электронных пар, образующих связи, и неподелённых пар. Каждая кратная связь считается одной областью, потому что её электроны находятся между теми же двумя атомами. Затем выбирают расположение областей с наименьшим взаимным отталкиванием.
Сила отталкивания
Отталкивание уменьшается в следующем порядке: неподелённая пара — неподелённая пара сильнее, чем неподелённая пара — связывающая пара, а оно, в свою очередь, сильнее, чем связывающая пара — связывающая пара. Поэтому неподелённые пары сильнее сжимают углы между связями.
В молекуле \(\mathrm{H_2O}\) у атома кислорода две связывающие и две неподелённые пары. Четыре электронные области в целом соответствуют тетраэдрическому расположению, но видимая форма молекулы — угловая: учитывают только положения атомов водорода. Неподелённые пары уменьшают угол \(\mathrm{H-O-H}\) примерно до \(104{,}5^\circ\).
Электронная геометрия учитывает все электронные пары вокруг центрального атома. Молекулярная геометрия описывает расположение только атомов, поэтому неподелённые пары в ней не показывают. Например, у воды электронная геометрия тетраэдрическая, а молекулярная — угловая. Подробные названия форм приведены в статье пространственное строение молекул.
Какова молекулярная форма молекулы \(\mathrm{NH_3}\), если у атома азота три связывающие и одна неподелённая пара?
Теория позволяет предсказать форму, но не даёт полного объяснения природы химических связей. Для более подробного описания направленности связей после этой темы изучают гибридизацию атомных орбиталей.
Главное
- Электронные пары вокруг центрального атома располагаются так, чтобы уменьшить взаимное отталкивание.
- Неподелённые пары отталкиваются сильнее связывающих и уменьшают валентные углы.
- Электронная геометрия учитывает все пары, а молекулярная — только расположение атомов.