ធរណីមាត្រ VSEPR និងប៉ូឡារីតេម៉ូលេគុល

ការរាប់ដែនអេឡិចត្រុងជុំវិញអាតូមកណ្តាល

VSEPR ចាប់ផ្តើមពីរចនាសម្ព័ន្ធលូវីសត្រឹមត្រូវ។ ជុំវិញអាតូមកណ្តាល ចូររាប់ដែនអេឡិចត្រុង៖ គូអេឡិចត្រុងសេរីនីមួយៗជាដែនមួយ ហើយចំណងនីមួយៗទៅអាតូមផ្សេងជាដែនមួយ ទោះជាចំណងតែមួយ ទ្វេ ឬបីក៏ដោយ។ ផលបូកត្រូវបានហៅជាញឹកញាប់ថាលេខស្ទែរិក។ ចំណងទ្វេរាប់ម្តង ព្រោះអេឡិចត្រុងរបស់វាកាន់កាប់តំបន់ដូចគ្នានៃលំហរវាងអាតូមទាំងពីរ។

លេខស្ទែរិកកំណត់ធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុង ការរៀបចំដែលរក្សាដែនឱ្យឆ្ងាយបំផុតពីគ្នា។ ពីរដែនគឺត្រង់ (180°) បីគឺត្រីកោណរាបស្មើ (120°) បួនគឺចតុមុខ (109.5°) ប្រាំគឺពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ (90° និង 120°) ហើយប្រាំមួយគឺអ័កតាអេដ្រាល់ (90°)។

ស្លាកខ្លីមួយតាមដានការរាប់។ ក្នុងសញ្ញាណ AXₘEₙ A ជាអាតូមកណ្តាល m ជាចំនួនអាតូមភ្ជាប់ X ហើយ n ជាចំនួនគូសេរី E លើអាតូមកណ្តាល។ ទឹកគឺ AX₂E₂៖ អាតូមភ្ជាប់ពីរ និងគូសេរីពីរ លេខស្ទែរិក 4។

ធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុង ធៀបនឹងរូបរាងម៉ូលេគុល

គូសេរីកាន់កាប់ទំហំ ប៉ុន្តែវាមិនមែនជាអាតូមទេ ដូច្នេះវាមើលមិនឃើញក្នុងឈ្មោះនៃរូបរាងម៉ូលេគុល។ ធរណីមាត្រម៉ូលេគុលពិពណ៌នាតែកន្លែងដែលអាតូមស្ថិតនៅប៉ុណ្ណោះ។ នៅពេលគ្មានគូសេរីលើអាតូមកណ្តាល ធរណីមាត្រទាំងពីរដូចគ្នា នៅពេលមានគូសេរី វាខុសគ្នា។

ក្នុងពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ ទីតាំងមិនសមមូលគ្នាទេ៖ ទីតាំងអេក្វាទ័របីមានគម្លាត 120° ហើយទីតាំងអ័ក្សពីរមាន 90° ពីអេក្វាទ័រ។ គូសេរីទៅទីតាំងអេក្វាទ័រមុន ព្រោះទីតាំងអេក្វាទ័រមានអ្នកជិតខាងតែពីរនៅ 90° ចំណែកទីតាំងអ័ក្សមានបី។

• លេខស្ទែរិក 3៖ AX₃ ត្រីកោណរាបស្មើ AX₂E កោង មុំតិចជាង 120°។
• លេខស្ទែរិក 4៖ AX₄ ចតុមុខ AX₃E ពីរ៉ាមីតត្រីកោណ AX₂E₂ កោង មុំតិចជាង 109.5°។
• លេខស្ទែរិក 5៖ AX₅ ពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ AX₄E ក្តារលោត AX₃E₂ រាងអក្សរ T AX₂E₃ ត្រង់។
• លេខស្ទែរិក 6៖ AX₆ អ័កតាអេដ្រាល់ AX₅E ពីរ៉ាមីតការេ AX₄E₂ ការេរាបស្មើ។

ហេតុអ្វីបានជាគូអេឡិចត្រុងសេរីបង្រួមមុំចំណង

គូអេឡិចត្រុងសេរីត្រូវបានកាន់ដោយស្នូលតែមួយ ដូច្នេះដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងរបស់វាសាយធំជាងនៅជិតអាតូមកណ្តាលជាងគូចំណង។ ដូច្នេះការច្រានធ្វើតាមលំដាប់ គូសេរី–គូសេរី > គូសេរី–គូចំណង > គូចំណង–គូចំណង ហើយគូសេរីបន្ថែមនីមួយៗច្របាច់ចំណងដែលនៅសល់ឱ្យជិតគ្នាជាងមុន។

គ្រួសារចតុមុខបង្ហាញនិន្នាការនេះ។ មេតាន CH₄ ដែលគ្មានគូសេរី មានមុំ H–C–H 109.5°។ អាម៉ូញាក់ NH₃ ដែលមានគូសេរីមួយ មានមុំ H–N–H តូចជាងបន្តិច។ ទឹកដែលមានគូសេរីពីរ មានមុំ H–O–H 104.5° ដែលជាតម្លៃក្នុង OpenStax Chemistry 2e។ ចំណងច្រើនមានឥទ្ធិពលស្រដៀងគ្នា ប៉ុន្តែតូចជាង ព្រោះចំណងទ្វេផ្ទុកដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងច្រើនជាងចំណងតែមួយ។

VSEPR ទស្សន៍ទាយទិសដៅនៃគម្លាតទាំងនេះបានគួរឱ្យទុកចិត្ត ប៉ុន្តែមិនមែនទំហំច្បាស់លាស់របស់វាទេ។ នៅពេលសំណួរសួររកមុំក្នុងម៉ូលេគុលដែលមានគូសេរី ចូរឆ្លើយ «តិចជាងបន្តិច» នៃតម្លៃឧត្តមគតិ លុះត្រាតែអ្នកមានទិន្នន័យដែលបានវាស់។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយ៖ ក្លរទ្រីហ្វ្លុយអូរួ និងស៊ីណុនតេត្រាហ្វ្លុយអូរួ

ក្លរទ្រីហ្វ្លុយអូរួ ClF₃។ អេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់៖ 7 + 3(7) = 28។ ចំណងតែមួយ Cl–F បីប្រើអេឡិចត្រុង 6 ហើយការបំពេញអុកតេហ្វ្លុយអរទាំងបីប្រើ 3 × 6 = 18 សរុប 24។ អេឡិចត្រុង 4 ដែលនៅសល់ទៅលើក្លរជាគូសេរីពីរ។ ក្លរមានចំណងបី និងគូសេរីពីរ ដូច្នេះវាជា AX₃E₂ ដែលមានលេខស្ទែរិក 5 និងធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុងពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ។

គូសេរីទាំងពីរកាន់ទីតាំងអេក្វាទ័រ។ នោះទុកហ្វ្លុយអរមួយក្នុងប្លង់អេក្វាទ័រ និងពីរក្នុងទីតាំងអ័ក្ស ដូច្នេះអាតូមបង្កើតជារាងអក្សរ T។ គូសេរីរុញហ្វ្លុយអរអ័ក្សឆ្ពោះទៅរកហ្វ្លុយអរអេក្វាទ័រ ដូច្នេះមុំ F–Cl–F តិចជាង 90° បន្តិច។ ឌីប៉ូលចំណង Cl–F ទាំងបីមិនលុបគ្នាក្នុងរាង T ទេ ដូច្នេះ ClF₃ មានប៉ូល។

ស៊ីណុនតេត្រាហ្វ្លុយអូរួ XeF₄។ អេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់៖ 8 + 4(7) = 36។ ចំណង Xe–F បួនប្រើអេឡិចត្រុង 8 ហើយគូសេរីហ្វ្លុយអរប្រើ 4 × 6 = 24 សរុប 32។ អេឡិចត្រុង 4 ដែលនៅសល់គឺគូសេរីពីរលើស៊ីណុន។ ជាមួយចំណងបួន និងគូសេរីពីរ ស៊ីណុនគឺ AX₄E₂ លេខស្ទែរិក 6 ធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុងអ័កតាអេដ្រាល់។

ក្នុងអ័កតាអេដ្រាល់ ទីតាំងគ្រប់មុខសមមូលគ្នា ដូច្នេះគូសេរីទីមួយអាចទៅកន្លែងណាក៏បាន គូទីពីរទៅត្រង់ទល់មុខវា 180° ដើម្បីកាត់បន្ថយការច្រានគូសេរី–គូសេរី។ ហ្វ្លុយអរទាំងបួនបន្ទាប់មកស្ថិតក្នុងប្លង់មួយនៅ 90° ពីអ្នកជិតខាងរបស់វា៖ ការេរាបស្មើ។ ចំណង Xe–F នីមួយៗមានប៉ូល ប៉ុន្តែចំណងទល់មុខចង្អុលទិសផ្ទុយគ្នាយ៉ាងពិតប្រាកដ ដូច្នេះឌីប៉ូលលុបគ្នា ហើយ XeF₄ គ្មានប៉ូល។

ការបូកឌីប៉ូលចំណងដើម្បីរកប៉ូឡារីតេម៉ូលេគុល

ចំណងរវាងអាតូមដែលមានអេឡិចត្រូអវិជ្ជមានខុសគ្នាមានប៉ូល ដោយមានបន្ទុកអវិជ្ជមានផ្នែក (δ−) លើអាតូមដែលមានអេឡិចត្រូអវិជ្ជមានខ្លាំងជាង។ ឌីប៉ូលចំណងនីមួយៗមានទំហំ និងទិសដៅ ដូច្នេះវាប្រព្រឹត្តដូចវ៉ិចទ័រ។ ម៉ូម៉ង់ឌីប៉ូលម៉ូលេគុលគឺផលបូកវ៉ិចទ័រនៃឌីប៉ូលចំណងទាំងអស់ ដែលជាធម្មតារាយការណ៍ជាដេបាយ (1 D ≈ 3.336 × 10⁻³⁰ C·m)។

ឌីប៉ូលចំណងលុបគ្នានៅពេលចំណងដូចគ្នារៀបចំស៊ីមេទ្រីជុំវិញអាតូមកណ្តាល។ នោះកើតឡើងសម្រាប់ម៉ូលេគុល AX₂ ត្រង់ AX₃ ត្រីកោណរាបស្មើ AX₄ ចតុមុខ AX₅ ពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ និង AX₆ អ័កតាអេដ្រាល់ នៅពេលអាតូម X ទាំងអស់ដូចគ្នា ហើយក៏សម្រាប់រូបរាង AX₄E₂ ការេរាបស្មើ និង AX₂E₃ ត្រង់ ដែលគូសេរីត្រូវបានរៀបចំស៊ីមេទ្រី ហើយចំណងនីមួយៗចង្អុលត្រង់ទល់មុខនឹងចំណងដូចគ្នា។ ការផ្សំផ្សេងទៀតនៃរូបរាង និងអាតូមជំនួសជាទូទៅទុកឌីប៉ូលសុទ្ធ។

ការប្រៀបធៀបដោះស្រាយ៖ ស្ពាន់ធ័រឌីអុកស៊ីត និងស្ពាន់ធ័រទ្រីអុកស៊ីត។ SO₂ មានអេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់ 6 + 2(6) = 18 រចនាសម្ព័ន្ធលូវីសរបស់វាដាក់ដែនចំណងពីរ និងគូសេរីមួយលើស្ពាន់ធ័រ (AX₂E) ដូច្នេះម៉ូលេគុលកោង។ ឌីប៉ូល S–O ទាំងពីរចង្អុលមួយផ្នែកទៅទិសដូចគ្នា ផលបូករបស់វាមិនមែនសូន្យ ហើយ SO₂ មានប៉ូល។ SO₃ មានអេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់ 6 + 3(6) = 24 និងដែនចំណងបីដោយគ្មានគូសេរីលើស្ពាន់ធ័រ (AX₃) ដូច្នេះវាជាត្រីកោណរាបស្មើ។ ឌីប៉ូលស្មើគ្នាបីដែលនៅចន្លោះ 120° បូកបានសូន្យ ហើយ SO₃ គ្មានប៉ូល ទោះបីចំណងគ្រប់មុខក្នុងវាមានប៉ូលក៏ដោយ។

កំហុសទូទៅអំពីរូបរាង និងប៉ូឡារីតេ

កំហុសភាគច្រើនមកពីការរំលងរចនាសម្ព័ន្ធលូវីស ឬពីការអានគំនូរសំប៉ែតលើទំព័រដូចជារូបរាងពិត។ ទម្លាប់រហ័សមួយចាប់បានវា៖ គូររចនាសម្ព័ន្ធលូវីស រាប់ដែនលើអាតូមកណ្តាល ដាក់ឈ្មោះធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុង ដកគូសេរីចេញដើម្បីដាក់ឈ្មោះរូបរាងម៉ូលេគុល បន្ទាប់មកបូកឌីប៉ូលចំណងក្នុងបីវិមាត្រ។

គំរូរូបវ័ន្ត ឬគំនូរចំណងបីវិមាត្រដោយប្រុងប្រយ័ត្នដែលប្រើចំណងរាងក្រាស់បែបត្រីកោណ និងចំណងដាច់ៗជួយជំហានចុងក្រោយ។ ប្រសិនបើអ្នកអាចបង្វិលម៉ូលេគុលដើម្បីឱ្យឌីប៉ូលចំណងមួយគ្មានដៃគូចង្អុលទិសផ្ទុយ ម៉ូលេគុលនោះមានប៉ូល។ ប្រសិនបើចំណងគ្រប់មុខត្រូវបានផ្គូផ្គងដោយចំណងដូចគ្នានៅម្ខាងទៀត ឬដោយសំណុំស៊ីមេទ្រីដូចជាចំណងបីនៅ 120° វាគ្មានប៉ូល។

• ដាក់ឈ្មោះធរណីមាត្រដែនអេឡិចត្រុង នៅពេលសំណួរសួររករូបរាងម៉ូលេគុល។ ដែនរបស់ទឹកជាចតុមុខ រូបរាងរបស់វាកោង។
• ភ្លេចគូសេរីលើអាតូមកណ្តាល ដែលបំលែង NH₃ ទៅជាម៉ូលេគុលត្រីកោណរាបស្មើដោយកំហុស។
• រាប់ចំណងទ្វេ ឬបីជាពីរ ឬបីដែន។
• សន្និដ្ឋានថាម៉ូលេគុលមួយមានប៉ូល ព្រោះចំណងរបស់វាមានប៉ូល ដោយមិនពិនិត្យថាឌីប៉ូលលុបគ្នាឬអត់។
• វិនិច្ឆ័យស៊ីមេទ្រីពីគំនូរសំប៉ែត។ CH₂Cl₂ មើលទៅស៊ីមេទ្រីលើក្រដាស ប៉ុន្តែជាចតុមុខដែលមានចំណងពីរប្រភេទខុសគ្នា ដូច្នេះវាមានប៉ូល។
• ដាក់គូសេរីក្នុងទីតាំងអ័ក្សនៃពីរ៉ាមីតត្រីកោណពីរ ដែលផ្តល់រូបរាងខុសសម្រាប់ SF₄, ClF₃ និង XeF₂។