Molekulák térszerkezete és polaritása (VSEPR-elmélet) – II. rész Nemkötő elektronpárok a központi atom körül 3 2 2 És most következzenek azok a molekulák, amelyek központi atomján van nemkötő elektronpár (E). Ezek a molekulák „torzult” szerkezetűek ezért szinte minden esetben polárisak lesznek. A nemkötő elektronpár térigénye nagyobb, mint a ligandumoké. A kötésszöget úgy becsülhetjük meg, ha vesszük a ligandumok és nemkötő elektronpárok összegét (X+E; melyet sztérikus számnak is nevezünk) és azt mondjuk, hogy a kötésszög kisebb annál, mint ha ennyi ligandum (csak X) lenne a központi atomon. Ha például AX2E2 típusú molekuláról beszélünk, akkor X+E = 4, vagyis a kötésszög 109,5°-nál kisebb (mert X = 4 – tetraéder – esetén 109,5° lenne). . A nemkötő elektronpár térigénye nagyobb, mint a ligandumoké 2 2 A kén-dioxid (SO2) V-alakú (angolul „bent”) molekulája 2 A kén-dioxid (SO2) V-alakú (angolul „bent”) molekulája 2 Kezdjük a legegyszerűbbel, ahol a két ligandum mellett egy nemkötő elektronpár található a központi atomon: AX2E szerkezet. AX 2 2 E A molekula V-alakú X+E = 3, tehát a kötésszögek meghatározásánál a síkháromszögből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 120° A képen látható kén-dioxid (SO2) pl. ilyen szerkezetű A molekula poláris (a „kötélhúzás” során itt nem egymással szemben húzzák a kötelet, hanem többé-kevésbé egy irányba) A dipólusmomentum vektorok nem oltják ki egymást, az oxigén részlegesen negatív töltésű A molekulák között a legerősebb kcsh. a dipól-dipól kcsh. Memo: A harmadik periódustól az atomok akár annyi kötést képesek kialakítani, mint amennyi vegyértékelektronjuk van Take-home message: Azok a molekulák, melyek központi atomjának van nemkötő elektronpárja, szinte mindig polárisak A molekula V-alakú V-alakú X+E = 3, tehát a kötésszögek meghatározásánál a síkháromszögből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 120° Kisebb, mint 120° A képen látható kén-dioxid (SO2) pl. ilyen szerkezetű 2 szerkezetű A molekula poláris (a „kötélhúzás” során itt nem egymással szemben húzzák a kötelet, hanem többé-kevésbé egy irányba) molekula poláris A dipólusmomentum vektorok nem oltják ki egymást, az oxigén részlegesen negatív töltésű A molekulák között a legerősebb kcsh. a dipól-dipól kcsh. Memo: A harmadik periódustól az atomok akár annyi kötést képesek kialakítani, mint amennyi vegyértékelektronjuk van Take-home message: Azok a molekulák, melyek központi atomjának van nemkötő elektronpárja, szinte mindig polárisak Azok a molekulák, melyek központi atomjának van nemkötő elektronpárja, mindig polárisak A víz (H2O) V-alakú molekulája 2 A víz (H2O) V-alakú molekulája 2 Adjunk még egy nemkötő elektronpárt a központi atomhoz: AX2E2 szerkezet, a molekula szintén AX 2 2 E 2 2 V-alakú, akárcsak a kén-dioxid, azonban X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 109,5° A víz (H2O, a képen látható), SCl2, SH2, SeH2, XeO2 és a hipoklórossav (HOCl) pl. ilyen szerkezetű A molekula poláris A vízmolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén dipól-dipól kcsh. Take-home message: Azokban a V-alakú molekulákban, ahol a központi atomon két nemkötő elektronpár található kisebb a kötésszög, mint azokban, ahol csak egy V-alakú, akárcsak a kén-dioxid, azonban V-alakú X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 109,5° Kisebb, mint 109,5° A víz (H2O, a képen látható), SCl2, SH2, SeH2, XeO2 és a hipoklórossav (HOCl) pl. ilyen szerkezetű 2 2 2 2 2 A molekula poláris molekula poláris A vízmolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén dipól-dipól kcsh. Take-home message: Azokban a V-alakú molekulákban, ahol a központi atomon két nemkötő elektronpár található kisebb a kötésszög, mint azokban, ahol csak egy Azokban a V-alakú molekulákban, ahol a központi atomon két nemkötő elektronpár található kisebb a kötésszög, mint azokban, ahol csak egy Az ammónia (NH3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Az ammónia (NH3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Nézzük mit történik, ha három ligandum és egy nemkötő elektronpár található a központi atomon: AX3E szerkezet AX 3 3 E Háromszög-alapú piramis (trigonális piramis) X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál szintén a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 109,5° (pontosan 107°) Az ammónia (NH3, a képen látható), foszfin (PH3), AsH3, PCl3, XeO3 pl. ilyen szerkezetű Az ammónia kötésszöge nagyobb, mint a vízé, hiszen az ammóniában csak 1, míg a vízben 2 nemkötő elektronpár található a központi atomon A molekula poláris Az ammóniamolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén a dipól-dipól kcsh. Háromszög-alapú piramis (trigonális piramis) Háromszög-alapú piramis (trigonális piramis) X+E = 4, tehát a kötésszögek meghatározásánál szintén a tetraéderből indulunk ki, a kötésszög így Kisebb, mint 109,5° (pontosan 107°) Kisebb, mint 109,5° Az ammónia (NH3, a képen látható), foszfin (PH3), AsH3, PCl3, XeO3 pl. ilyen szerkezetű 3 3 3 3 3 Az ammónia kötésszöge nagyobb, mint a vízé, hiszen az ammóniában csak 1, míg a vízben 2 nemkötő elektronpár található a központi atomon A molekula poláris molekula poláris Az ammóniamolekulák közötti legerősebb kcsh. a hidrogénkötés, más központi atomok esetén a dipól-dipól kcsh. A foszfin (PH3) trigonális piramis alakú molekulája 3 A foszfin (PH3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Foszfin: AX3E szerkezet AX 3 3 E Trigonális piramis Trigonális piramis 94° vagyis kisebb, mint az ammónia esetében, ebből következik az alábbi 94° Take-home message: Nagyobb központi atomtörzs esetében a nemkötő elektronpárok nagyobb térigényűek, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) kisebb Nagyobb központi atomtörzs esetében a nemkötő elektronpárok nagyobb térigényűek, így a kötésszög kisebb Az foszfor-triklorid (PCl3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Az foszfor-triklorid (PCl3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Foszfor-triklorid: AX3E szerkezet AX 3 3 E Trigonális piramis Trigonális piramis 98° vagyis nagyobb, mint az foszfin esetében, ebből következik az alábbi 98° Take-home message: Nagyobb ligandum nagyobb térigényű, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) azonos atomtörzs esetében nagyobb Nagyobb ligandum nagyobb térigényű, így a kötésszög azonos atomtörzs esetében nagyobb Az xenon-trioxid (XeO3) trigonális piramis alakú molekulája 3 Az xenon-trioxid (XeO3) trigonális piramis alakú molekulája 3 xenon-trioxid 3 AX3E szerkezet (a nyolc vegyértékelektronból 6 kötésben az oxigénekkel, így marad egy nemkötő elektronpár), alakja így Trigonális piramis, a kötésszög tehát Kisebb, mint 109,5° (pontosan 90°, mert a Xe atomtörzs nagyon nagy) A molekula poláris Molekulák közötti legerősebb kcsh. a dipól-dipól kcsh. Memo: Nagyobb központi atomtörzs esetében a nemkötő elektronpárok nagyobb térigényűek, így a kötésszög (azonos ligandumok esetén) kisebb AX3E szerkezet (a nyolc vegyértékelektronból 6 kötésben az oxigénekkel, így marad egy nemkötő elektronpár), alakja így AX 3 3 E Trigonális piramis, a kötésszög tehát Trigonális piramis Kisebb, mint 109,5° (pontosan 90°, mert a Xe atomtörzs nagyon nagy) Kisebb, mint 109,5° A molekula poláris poláris Molekulák közötti legerősebb kcsh.