Geoiméadracht VSEPR agus Polaraíocht Mhóilíneach

Fearainn leictreon a chomhaireamh timpeall ar adamh lárnach

Tosaíonn VSEPR ó struchtúr Lewis ceart. Timpeall ar an adamh lárnach, comhair na fearainn leictreon: is fearann amháin gach péire aonair, agus is fearann amháin gach banda le hadamh eile cibé an banda aonair, dúbailte nó tripleach é. Is minic a thugtar an uimhir steiriceach ar an iomlán. Comhairtear banda dúbailte uair amháin mar go n-áitíonn a leictreoin an réigiún céanna spáis idir an dá adamh.

Socraíonn an uimhir steiriceach an geoiméadracht fearainn leictreon, an socrú a choinníonn na fearainn is faide óna chéile. Tá dhá fhearann líneach (180°), tá trí cinn pleanach triantánach (120°), tá ceithre cinn ceathairchodach (109.5°), tá cúig cinn dépiramidach triantánach (90° agus 120°), agus tá sé cinn ochtchodach (90°).

Coinníonn lipéad gearr rian ar an gcomhaireamh. In nodaireacht AXₘEₙ, is é A an t-adamh lárnach, is é m líon na n-adamh nasctha X, agus is é n líon na bpéirí aonair E ar an adamh lárnach. Is é AX₂E₂ uisce: dhá adamh nasctha agus dhá phéire aonair, uimhir steiriceach 4.

Geoiméadracht fhearainn leictreon i gcomparáid le cruth móilíneach

Tógann péirí aonair spás, ach ní adaimh iad, mar sin níl siad le feiceáil in ainm an chrutha mhóilínigh. Ní chuireann an geoiméadracht mhóilíneach síos ach ar cá bhfuil na hadaimh. Nuair nach bhfuil aon phéire aonair ar an adamh lárnach, tá an dá gheoiméadracht mar a chéile; nuair a bhíonn péirí aonair ann, tá siad difriúil.

I ndépiramid triantánach níl na suímh comhionann: tá na trí shuíomh meánchriosacha 120° óna chéile agus tá an dá shuíomh aiseacha 90° ón meánchriosach. Téann péirí aonair chuig suímh mheánchriosacha ar dtús, mar nach bhfuil ach dhá chomharsa ag suíomh meánchriosach ag 90° agus tá trí cinn ag suíomh aiseach.

• Uimhir steiriceach 3: AX₃ pleanach triantánach; AX₂E lúbtha, uillinn faoi bhun 120°.
• Uimhir steiriceach 4: AX₄ ceathairchodach; AX₃E piramidiúil triantánach; AX₂E₂ lúbtha, uillinneacha faoi bhun 109.5°.
• Uimhir steiriceach 5: AX₅ dépiramidach triantánach; AX₄E seesaw; AX₃E₂ T-chruthach; AX₂E₃ líneach.
• Uimhir steiriceach 6: AX₆ ochtchodach; AX₅E piramidiúil cearnach; AX₄E₂ pleanach cearnach.

Cén fáth a gcrapann péirí aonair uillinneacha bannaí

Ní choinníonn ach núicléas amháin péire aonair, mar sin scaipeann a dhlús leictreon níos leithne in aice leis an adamh lárnach ná mar a dhéanann péire nasctha. Mar sin leanann na haischoisceadh an t-ord péire aonair–péire aonair > péire aonair–péire nasctha > péire nasctha–péire nasctha, agus brúnn gach péire aonair breise na bannaí atá fágtha níos gaire dá chéile.

Léiríonn an teaghlach ceathairchodach an treocht. Tá uillinneacha H–C–H de 109.5° ag meatán, CH₄, gan aon phéire aonair. Tá uillinneacha H–N–H beagán níos lú ag amóinia, NH₃, le péire aonair amháin. Tá uillinn H–O–H de 104.5° ag uisce, le dhá phéire aonair, an luach a thugtar in OpenStax Chemistry 2e. Tá éifeacht chosúil, níos lú ag il-bhannaí, mar go gcoinníonn banda dúbailte níos mó dlúis leictreon ná banda aonair.

Tuarann VSEPR treo na n-éagsúlachtaí seo go hiontaofa, ach ní a méid beacht. Nuair a iarrann ceist uillinn i móilín le péirí aonair, freagair "beagán níos lú ná" an luach idéalach mura bhfuil sonraí tomhaiste agat.

Samplaí oibrithe: tríflúairíd chlóirín agus teatrafluairíd sheineoin

Tríflúairíd chlóirín, ClF₃. Leictreoin vailinse: 7 + 3(7) = 28. Úsáideann trí bhanda aonair Cl–F 6 leictreon, agus úsáideann ochtréid na dtrí adamh fluairín a chríochnú 3 × 6 = 18, 24 san iomlán. Téann na 4 leictreon eile ar chlóirín mar dhá phéire aonair. Tá trí bhanda agus dhá phéire aonair ag clóirín, mar sin is AX₃E₂ é le huimhir steiriceach 5 agus geoiméadracht fearainn leictreon dépiramidach triantánach.

Gabhann an dá phéire aonair suímh mheánchriosacha. Fágann sé sin fluairín amháin sa phlána meánchriosach agus dhá cheann sna suímh aiseacha, mar sin cruthaíonn na hadaimh cruth T. Brúnn na péirí aonair na fluairíní aiseacha i dtreo an cheann meánchriosach, mar sin tá uillinneacha F–Cl–F beagán níos lú ná 90°. Ní chealaíonn na trí dhípól bhanda Cl–F i gcruth T, mar sin tá ClF₃ polach.

Teatrafluairíd sheineoin, XeF₄. Leictreoin vailinse: 8 + 4(7) = 36. Úsáideann ceithre bhanda Xe–F 8 leictreon agus úsáideann péirí aonair fluairín 4 × 6 = 24, 32 san iomlán. Is dhá phéire aonair ar sheineon na 4 leictreon eile. Le ceithre bhanda agus dhá phéire aonair, is AX₄E₂ é seineon, uimhir steiriceach 6, geoiméadracht fearainn leictreon ochtchodach.

In ochtchodach tá gach suíomh comhionann, mar sin is féidir leis an gcéad phéire aonair dul áit ar bith; téann an dara ceann go díreach os a choinne, 180° ar shiúl, chun aischoisceadh péire aonair–péire aonair a íoslaghdú. Luíonn na ceithre fhluairín ansin i bplána amháin ag 90° óna gcomharsana: pleanach cearnach. Tá gach banda Xe–F polach, ach pointeálann bannaí os coinne a chéile go beacht sa treo contrártha, mar sin cealaíonn na dípóil agus tá XeF₄ neamhpholach.

Dípóil bhannaí a shuimiú chun polaraíocht mhóilíneach a fháil

Tá banda idir adaimh de leictridhiúltacht dhifriúil polach, le muirear páirteach diúltach (δ−) ar an adamh is leictridhiúltaí. Tá méid agus treo ag gach dípól banda, mar sin iompraíonn sé mar veicteoir. Is é an móimint dhípóil mhóilíneach suim veicteora na ndípól banda ar fad, tuairiscithe de ghnáth i ndebyes (1 D ≈ 3.336 × 10⁻³⁰ C·m).

Cealaíonn dípóil bhannaí nuair a shocraítear bannaí comhionanna go siméadrach timpeall an adaimh lárnaigh. Tarlaíonn sé sin do mhóilíní AX₂ líneach, AX₃ pleanach triantánach, AX₄ ceathairchodach, AX₅ dépiramidach triantánach agus AX₆ ochtchodach nuair a bhíonn na hadaimh X go léir mar a chéile, agus do chruthanna AX₄E₂ pleanach cearnach agus AX₂E₃ líneach freisin, áit a socraítear na péirí aonair go siméadrach agus a phointeálann gach banda díreach os coinne bhanda comhionann. Fágann teaglaim eile cruth agus ionadaithe dípól glan de ghnáth.

Comparáid oibrithe: dé-ocsaíd sulfair agus tríocsaíd sulfair. Tá 6 + 2(6) = 18 leictreon vailinse ag SO₂; cuireann a struchtúr Lewis dhá fhearann nasctha agus péire aonair amháin ar sulfar (AX₂E), mar sin tá an móilín lúbtha. Pointeálann an dá dhípól S–O páirteach sa treo céanna, níl a suim nialasach, agus tá SO₂ polach. Tá 6 + 3(6) = 24 leictreon vailinse ag SO₃ agus trí fhearann nasctha gan aon phéire aonair ar sulfar (AX₃), mar sin tá sé pleanach triantánach. Suimíonn trí dhípól chomhionanna 120° óna chéile go nialas, agus tá SO₃ neamhpholach cé go bhfuil gach banda ann polach.

Botúin choitianta cruth agus polaraíochta

Eascraíonn an chuid is mó d'earráidí as struchtúr Lewis a scipeáil nó as an líníocht chothrom ar an leathanach a léamh amhail is gurb é an fíorchruth é. Gabhann gnáthamh gasta iad: tarraing an struchtúr Lewis, comhair fearainn ar an adamh lárnach, ainmnigh geoiméadracht na bhfearann leictreon, bain na péirí aonair chun an cruth móilíneach a ainmniú, ansin cuir na dípóil bhannaí le chéile i dtrí thoise.

Cabhraíonn samhail fhisiciúil nó sceitse cúramach de dhroim agus de dhais leis an gcéim dheireanach. Más féidir leat an móilín a rothlú ionas nach bhfuil comhpháirtí ag dípól banda amháin ag pointeáil sa treo eile, tá an móilín polach. Má tá banda comhionann ar an taobh eile os comhair gach bhanda, nó ag tacar siméadrach ar nós trí bhanda ag 120°, tá sé neamhpholach.

• Geoiméadracht na bhfearann leictreon a ainmniú nuair a iarrann an cheist an cruth móilíneach. Tá fearainn uisce ceathairchodach; is lúbtha atá a chruth.
• Dearmad a dhéanamh ar phéirí aonair ar an adamh lárnach, rud a iompaíonn NH₃ ina mhóilín pleanach triantánach de thaisme.
• Banda dúbailte nó tripleach a chomhaireamh mar dhá nó trí fhearann.
• A thabhairt i gcrích go bhfuil móilín polach toisc go bhfuil a bhannaí polach, gan seiceáil an gcealaíonn na dípóil.
• Siméadracht a mheas ó líníocht chothrom. Breathnaíonn CH₂Cl₂ siméadrach ar pháipéar ach tá sé ceathairchodach le dhá chineál bannaí éagsúla, mar sin tá sé polach.
• Péirí aonair a chur i suímh aiseacha i ndépiramid triantánach, rud a thugann an cruth mícheart do SF₄, ClF₃ agus XeF₂.