تبلیغات
دانستنی های شیمی - شكل هندسی و گونه های شیمیایی
به وبلاگ من خوش آمدید
بازدیدهای امروز:
بازدیدهای دیروز:
كل بازدیدها:
كل مطالب:
كل نظرات:
ایجاد صفحه: - ثانیه

  


نظریه‌ی VSEPR و تعیین شکل هندسی مولکول‌ها

شکل هندسی مولکول عامل بسیار مهمی در تعیین خواص شیمیایی آن است یکی از نظریه‌هایی که برای پیش بینی شکل هندسی مولکول‌ها ارایه شده است نظریه‌ی نیروی دافعه‌ی جفت الکترون‌های لایه‌ی ظرفیت (VSEPR)است.

مطابق با این نظریه نیروهای دافعه‌ی الکترواستاتیک موجود بین جفت الکترون‌های پیوندی یا ناپیوندی موجود در یک مولکول موجب می‌شود که این جفت الکترون‌ها به گونه‌ای است که پایدارترین آرایش هندسی را برای مولکول فراهم می‌کند. آرایش ویژه‌ای از اتم‌ها که سبب می‌شود میان جفت الکترون‌های پیوندی و ناپیوندی مولکول کمترین دافعه وجود داشته باشد. در این روش برای سادگی به جای جفت الکترون‌های پیوندی و ناپیوندی از واژه‌ی قلمرو الکترونی استفاده می‌شود قلمرو الکترونی مفهومی کلی‌تر است و به ناحیه‌ای در اطراف اتم مرکزی گفته می‌شود که الکترون‌ها – صرف نظر از تعداد – در آن جا حضور دارند. در این تعریف پیوندهای یگانه، دوگانه یا سه گانه یک قلمرو به شمار می‌آید.

نحوه‌ی تعیین شکل هندسی مولکول‌ها

اگر یک مولکول دو اتمی باشد مثل و CO تنها یک شکل برای آن امکان پذیر است (شکل خطی)

اما شکل هندسی دو مولکولهایی که دارای تعداد بیشتری از اتم‌ها می‌باشند. پیچیده‌تر است این گونه از مولکول‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند.

  1. مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن‌ها فاقد جفت الکترون ناپیوندی است.
  2. مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن‌ها دارای جفت الکترون ناپیوندی است.

الف: مولکول‌هایی که اتم مرکزی جفت الکترون ناپیوندی ندارد.

برای تعیین شکل هندسی این مولکول‌ها به روش زیر عمل می‌کنیم:

  1. ساختار لوویس مولکول مورد نظر را رسم می‌کنیم.
  2. تعداد قلمروهای الکترونی در اطراف اتم مرکزی را تعیین می‌كنیم.
  3. آرایش هندسی مناسب را بر اساس تعداد قلمروهای الکترونی مطابق نظریه‌ی VSEPR در جدول زیر مشخص می‌کنیم.

نکته: در مولکول‌هایی مثل که اتم مرکزی فاقد الکترون ناپیوندی است تعداد قلمروهای الکترونی با تعداد اتم‌های اتم مرکزی برابر است.

در صورتی که تعداد قلمروهای الکترونی اتم مرکزی بیش از 4 مورد باشد بررسی شکل هندسی ترکیب مربوطه خارج از برنامه‌ی کتاب درسی و کنکور است.

ب: مولکول‌هایی که اتم مرکزی آن دارای جفت الکترون ناپیوندی است

برای مشخص کردن شکل هندسی این مولکول‌ها نیز ابتدا قلمروهای الکترونی را معین می‌کنیم و سپس از جدول زیر برای تعیین شکل هندسی مولکول‌ها استفاده می‌کنیم.

اندازه‌ی زاویه‌های پیوندی

با توجه به تعداد قلمروهای الکترونی اتم مرکزی می‌توان حدود اندازه‌ی زاویه‌ی پیوندی را معین کرد.

اگر اتم‌های متصل به اتم مرکزی همه از یک نوع باشند و اتم مرکزی فاقد جفت الکترون ناپیوندی باشد اندازه‌ی زاویه‌ی پیوندی مطابق جدول زیر می‌باشد.

اگر اطراف اتم مرکزی جفت الکترون ناپیوندی وجود داشته باشد زاویه‌های پیوندی کوچکتر از حد معمول می‌شود. زیرا جفت الکترون‌های ناپیوندی صرفاً تحت تأثیر جاذبه‌ی یک هسته قرار دارند بنابراین نسبت به جفت الکترون‌های پیوندی تحرک بیش‌تری داشته و فضای بیش‌تری را اشغال می‌کنند. بنابراین مقایسه‌ی دافعه‌ی جفت الکترون‌های ناپیوندی و پیوندی به صورت زیر است:

هر چه تعداد جفت الکترون‌های ناپیوندی بیشتر باشد دافعه‌ی میان آنها نیز بیشتر بوده و زاویه‌ی پیوندی کوچکتر می‌شود.

 

 

 

 

شکل هندسی ترکیبات تعیین کننده بسیاری از ویژگی های آنان بوده وبسیاری از خواص آنان را توجیه می کند. نظریه VSEPR که براساس دافعه بین جفت الکترون ها استوار است یکی از نظریاتی است که می تواند شکل هندسی تر کیبات را تعین کند.


نظریه VSEPR و شکل هندسی مولکول ها

شکل هندسی ترکیبات تعیین کننده بسیاری از ویژگی های آنان بوده وبسیاری از خواص آنان را توجیه می کند. نظریه VSEPR که براساس دافعه بین جفت الکترون ها استوار است یکی از نظریاتی است که می تواند شکل هندسی تر کیبات را تعین کند.

مطابق این نظریه جفت الکترون های پیوندی وناپیوندی نسبت به هم طوری جهت گیری می کنند که نسبت به هم بیشترین فاصله را داشته وبر هم کمترین دافعه را اعمال کنند.

در حالت کلی 2 جفت الکترون نسبت به هم آرایش خطی می گیرند. بطوری که زاویه بین آنها 180 درجه می شود.

 ۳ جفت الکترون نسبت به هم آرایش مسطح مثلثی با زاویه 120 درجه را انتخاب می کنند.

در حالت کلی 4 جفت الکترون نسبت به هم آرایش چهار وجهی منتظم می گیرند. بطوری که زاویه بین آنها 109درجه و28 دقیقه می شود.

5 جفت الکترون نسبت به هم آرایش دو هرمی با قاعده مثلث می گیرند.

زاویه بین آنهادر موقعیت محوری محوری 180 درجه ودر موقیت استوایی استوایی 120 درجه ودر موقعیت استوایی-محوری 90 درجه است

در حالت کلی 6 جفت الکترون نسبت به هم آرایش دو هرمی با قاعده مربع  می گیرند. بطوری که زاویه بین آنها محوری محوری 180 درجه ودر موقیت استوایی استوایی 90 درجه ودر موقعیت استوایی-محوری نیز 90 درجه است.

با توجه به این موارد برای ترکیبات مختلف حالت های زیر امکان پذیر است:

۱) اگر اتم مرکزی فقط دو جفت الکترون داشته باشد وهر دو جفت پیوندی باشند شکل مولکول خطی است ( مولکول های با فرمول2AB).

به طور مثال 2BeHز این نوع است

۲) اگر اتم مرکزی 3 جفت الکترون داشته باشد دو حالت ممکن است :

 الف) اگر هر سه جفت پیوندی باشد شکل مولکول مسطح مثلثی است ( مولکولهای با فرمول3AB)

به طور مثال 3BHاز این نوع است.              

 ب) اگراز 3جفت الکترون اتم مرکزی 2تا پیوندی ویکی ناپیوندی باشد شکل مولکول Vشکل یا زاویه دار است ( مولکول های با ساختار2AB )

قابل دقت است وجود جفت الکترون ناپیوندی موجب میشود این نوع ترکیبات2ABساختار  ساختار خطی نگیرند.

3)اگر اتم مرکزی 4 جفت الکترون داشته باشد 3 حالت زیر امکان پذیراست :

الف ) اگر هر 4 جفت پیوندی باشند شکل مولکول چهار وجهی منتطم خواهد بود

 ( مولکولهای با فرمول4AB)                                                       

 ب)اگر از 4 جفت الکترون اتم مرگزی 3تاپیوندی ویکی ناپیوندی باشد مولکول هرمی خمیده می شود ( مولکول های با فرمول3AB  ) .به طور مثال در آمونیاک

وجود جفت الکترون ناپیوندی در N موجب می شود که 3اتم H در اطراف N به صورت مسطح مثلثی قرار نگیرند.

 

ج‌) اگر از4 جفت الکترون اتم مرکزی 2تا پیوندی ودوتا ناپیوندی باشد شکل مولکول Vشکل یا زاویه دار خواهد بود ( مولکولهای با ساختار2AB)

3) اگر اتم مرکزی 5 جفت الکترون داشته باشد 4 حالت ممکن است :

الف ) اگر از 5 جفت الکترون اتم مرکزی هر 5 جفت پیوندی باشد شکل مولکول دو هرمی با قاعده مثلت است ( مولکولهایی با فرمول 5AB)                                                                

ب ) اگر از 5 جفت الکترون اتم مرکزی 4جفت پیوندی ویک جفت ناپیوندی باشد شکل مولکول 8 وجهی تغییر شکل یافته می شود ( مولکول هایی با فرمول 4AB)

نکته قابل دقت این است ابتدا  موقعیت های استوایی در اشغال جفت الکترون های ناپیوندی قرار می گیرد.

 ج) اگر از 5 جفت الکترون اتم مرکز ی3جفت پیوندی و 2جفت غیر پیوندی باشد مولکول  T  شکل میشود ( مولکولهایی با فرمول3AB   )                       

  د ) اگراز 5 جفت الکترون  اتم مرکزی 2 تا پیوندی و 3 تا نا پیوندی باشد شکل مولکول خطی می شود( مولکول های با فرمول2AB)

 4 ) اگر اتم مرکزی 6 جفت الکترون داشته باشد حالت های زیر امکان پذیر است :

الف ) اگر از 6 جفت الکترون اتم مر کزی هر 6 جفت پیوندی باشد شکل مولکول دو هرمی با قاعده مربع می شود ( مولکولهایی با فرمول6 AB)

 ب) اگر از 6 جفت الکترون اتم مرکزی 5 تا پیوندی و یکی نا پیوندی باشد شکل مولکول یک هرمی با قاعده مربعی شود چون در این ساختار جفت الکترون های ناپیوندی ابتدا موقعیت های محوری را اشغال را می کنند  ( مولکول هایی با ساختار5AB)

  ج) اگر از 6 جفت الکترون اتم مرکزی 5 تاپیوندی ودو تا ناپیوندی باشد شکل مولکول مسطح مربعی می شود ( مولکول هایی با فرمول4AB

 



نوشته شده توسط A.R -A.L در دوشنبه 12 اردیبهشت 1390 و ساعت 04:06 ب.ظ [+] | نظرات ()
مطالب تا چه حد جامع و به درد بخور بودند؟ •