ຮູບຮ່າງ VSEPR ແລະ ຂົ້ວຂອງໂມເລກຸນ

ການນັບໂດເມນເອເລັກຕຣອນອ້ອມອະຕອມກາງ

VSEPR ເລີ່ມຈາກໂຄງສ້າງລິວອິສທີ່ຖືກຕ້ອງ. ອ້ອມອະຕອມກາງ, ໃຫ້ນັບໂດເມນເອເລັກຕຣອນ: ຄູ່ໂດດດ່ຽວແຕ່ລະຄູ່ເປັນໜຶ່ງໂດເມນ, ແລະ ແຕ່ລະພັນທະກັບອະຕອມອື່ນເປັນໜຶ່ງໂດເມນບໍ່ວ່າຈະເປັນພັນທະດຽວ, ຄູ່ ຫຼື ສາມ. ຜົນລວມມັກເອີ້ນວ່າເລກສະເຕຣິກ. ພັນທະຄູ່ນັບເປັນຄັ້ງດຽວເພາະເອເລັກຕຣອນຂອງມັນຢູ່ໃນບໍລິເວນດຽວກັນຂອງອາວະກາດລະຫວ່າງສອງອະຕອມ.

ເລກສະເຕຣິກກຳນົດຮູບຮ່າງຂອງໂດເມນເອເລັກຕຣອນ, ການຈັດລຽງທີ່ຮັກສາໂດເມນໃຫ້ຢູ່ໄກກັນທີ່ສຸດ. ສອງໂດເມນເປັນເສັ້ນຊື່ (180°), ສາມເປັນສາມຫຼ່ຽມພຽງ (120°), ສີ່ເປັນເຕຕຣາຮີດຣອນ (109.5°), ຫ້າເປັນປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ (90° ແລະ 120°), ແລະ ຫົກເປັນແປດໜ້າ (90°).

ປ້າຍສັ້ນໆຊ່ວຍຕິດຕາມຈຳນວນ. ໃນສັນຍາລັກ AXₘEₙ, A ແມ່ນອະຕອມກາງ, m ແມ່ນຈຳນວນອະຕອມທີ່ຈັບ X, ແລະ n ແມ່ນຈຳນວນຄູ່ໂດດດ່ຽວ E ຢູ່ອະຕອມກາງ. ນ້ຳແມ່ນ AX₂E₂: ອະຕອມທີ່ຈັບສອງອະຕອມ ແລະ ຄູ່ໂດດດ່ຽວສອງຄູ່, ເລກສະເຕຣິກ 4.

ຮູບຮ່າງໂດເມນເອເລັກຕຣອນ ທຽບກັບ ຮູບຮ່າງໂມເລກຸນ

ຄູ່ໂດດດ່ຽວກິນພື້ນທີ່, ແຕ່ມັນບໍ່ແມ່ນອະຕອມ, ສະນັ້ນມັນຈຶ່ງບໍ່ປາກົດໃນຊື່ຂອງຮູບຮ່າງໂມເລກຸນ. ຮູບຮ່າງໂມເລກຸນອະທິບາຍສະເພາະບ່ອນທີ່ອະຕອມຕັ້ງຢູ່. ເມື່ອບໍ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວຢູ່ອະຕອມກາງ, ສອງຮູບຮ່າງຄືກັນ; ເມື່ອມີຄູ່ໂດດດ່ຽວ, ມັນແຕກຕ່າງ.

ໃນປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ ຕຳແໜ່ງບໍ່ເທົ່າກັນ: ສາມຕຳແໜ່ງເສັ້ນສູນສູດຢູ່ຫ່າງກັນ 120° ແລະ ສອງຕຳແໜ່ງແກນຢູ່ 90° ຈາກເສັ້ນສູນສູດ. ຄູ່ໂດດດ່ຽວໄປຕຳແໜ່ງເສັ້ນສູນສູດກ່ອນ, ເພາະຕຳແໜ່ງເສັ້ນສູນສູດມີເພື່ອນບ້ານພຽງສອງຢູ່ 90° ໃນຂະນະທີ່ຕຳແໜ່ງແກນມີສາມ.

• ເລກສະເຕຣິກ 3: AX₃ ສາມຫຼ່ຽມພຽງ; AX₂E ໂຄ້ງ, ມຸມຕ່ຳກວ່າ 120°.
• ເລກສະເຕຣິກ 4: AX₄ ເຕຕຣາຮີດຣອນ; AX₃E ປິຣາມິດສາມຫຼ່ຽມ; AX₂E₂ ໂຄ້ງ, ມຸມຕ່ຳກວ່າ 109.5°.
• ເລກສະເຕຣິກ 5: AX₅ ປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ; AX₄E ກະດານໂຍກ; AX₃E₂ ຮູບຕົວ T; AX₂E₃ ເສັ້ນຊື່.
• ເລກສະເຕຣິກ 6: AX₆ ແປດໜ້າ; AX₅E ປິຣາມິດຖານສີ່ຫຼ່ຽມ; AX₄E₂ ສີ່ຫຼ່ຽມພຽງ.

ເປັນຫຍັງຄູ່ໂດດດ່ຽວຈຶ່ງບີບມຸມພັນທະ

ຄູ່ໂດດດ່ຽວຖືກຍຶດດ້ວຍນິວເຄລຍພຽງໜຶ່ງ, ສະນັ້ນຄວາມໜາແໜ້ນເອເລັກຕຣອນຂອງມັນກະຈາຍກວ້າງຢູ່ໃກ້ອະຕອມກາງກວ່າຄູ່ພັນທະ. ການຜັກດັນກັນຈຶ່ງເປັນໄປຕາມລຳດັບ ຄູ່ໂດດດ່ຽວ–ຄູ່ໂດດດ່ຽວ > ຄູ່ໂດດດ່ຽວ–ຄູ່ພັນທະ > ຄູ່ພັນທະ–ຄູ່ພັນທະ, ແລະ ຄູ່ໂດດດ່ຽວທີ່ເພີ່ມແຕ່ລະຄູ່ບີບພັນທະທີ່ເຫຼືອໃຫ້ໃກ້ກັນຂຶ້ນ.

ຕະກູນເຕຕຣາຮີດຣອນສະແດງແນວໂນ້ມນີ້. ມີເທນ, CH₄, ທີ່ບໍ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວ, ມີມຸມ H–C–H ເປັນ 109.5°. ແອມໂມເນຍ, NH₃, ທີ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວໜຶ່ງຄູ່, ມີມຸມ H–N–H ນ້ອຍກວ່າເລັກນ້ອຍ. ນ້ຳ, ທີ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວສອງຄູ່, ມີມຸມ H–O–H ເປັນ 104.5°, ເຊິ່ງເປັນຄ່າທີ່ໃຫ້ໄວ້ໃນ OpenStax Chemistry 2e. ພັນທະຫຼາຍຊັ້ນມີຜົນຄ້າຍກັນ ແຕ່ນ້ອຍກວ່າ, ເພາະພັນທະຄູ່ຖືຄວາມໜາແໜ້ນເອເລັກຕຣອນຫຼາຍກວ່າພັນທະດຽວ.

VSEPR ທຳນາຍທິດທາງຂອງການເບື່ຽງເບນເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຢ່າງເຊື່ອຖືໄດ້, ແຕ່ບໍ່ແມ່ນຂະໜາດທີ່ແນ່ນອນ. ເມື່ອຄຳຖາມຖາມຫາມຸມໃນໂມເລກຸນທີ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວ, ໃຫ້ຕອບ "ນ້ອຍກວ່າເລັກນ້ອຍ" ກວ່າຄ່າອຸດົມຄະຕິ ເວັ້ນເສຍແຕ່ທ່ານມີຂໍ້ມູນທີ່ວັດໄດ້.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: ຄລໍຣີນໄຕຣຟລູອໍຣາຍດ໌ ແລະ ຊີນອນເຕຕຣາຟລູອໍຣາຍດ໌

ຄລໍຣີນໄຕຣຟລູອໍຣາຍດ໌, ClF₃. ເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌: 7 + 3(7) = 28. ພັນທະດຽວ Cl–F ສາມພັນທະໃຊ້ 6 ໂຕ, ແລະ ການເຮັດໃຫ້ອັອກເຕັດຂອງຟລູອໍຣີນສາມອະຕອມສົມບູນໃຊ້ 3 × 6 = 18, ລວມ 24. ເອເລັກຕຣອນ 4 ໂຕທີ່ເຫຼືອໄປຢູ່ຄລໍຣີນເປັນຄູ່ໂດດດ່ຽວສອງຄູ່. ຄລໍຣີນມີສາມພັນທະ ແລະ ສອງຄູ່ໂດດດ່ຽວ, ສະນັ້ນມັນເປັນ AX₃E₂ ທີ່ມີເລກສະເຕຣິກ 5 ແລະ ຮູບຮ່າງໂດເມນເອເລັກຕຣອນເປັນປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ.

ຄູ່ໂດດດ່ຽວທັງສອງຄູ່ໄປຕຳແໜ່ງເສັ້ນສູນສູດ. ນັ້ນເຫຼືອຟລູອໍຣີນໜຶ່ງອະຕອມໃນລະນາບເສັ້ນສູນສູດ ແລະ ສອງອະຕອມໃນຕຳແໜ່ງແກນ, ສະນັ້ນອະຕອມຈຶ່ງເປັນຮູບຕົວ T. ຄູ່ໂດດດ່ຽວຜັກຟລູອໍຣີນແກນເຂົ້າຫາອະຕອມເສັ້ນສູນສູດ, ສະນັ້ນມຸມ F–Cl–F ຈຶ່ງນ້ອຍກວ່າ 90° ເລັກນ້ອຍ. ໄດໂພລພັນທະ Cl–F ສາມອັນບໍ່ຕັດກັນໃນຮູບຕົວ T, ສະນັ້ນ ClF₃ ມີຂົ້ວ.

ຊີນອນເຕຕຣາຟລູອໍຣາຍດ໌, XeF₄. ເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌: 8 + 4(7) = 36. ພັນທະ Xe–F ສີ່ພັນທະໃຊ້ 8 ໂຕ ແລະ ຄູ່ໂດດດ່ຽວຂອງຟລູອໍຣີນໃຊ້ 4 × 6 = 24, ລວມ 32. ເອເລັກຕຣອນ 4 ໂຕທີ່ເຫຼືອເປັນຄູ່ໂດດດ່ຽວສອງຄູ່ຢູ່ຊີນອນ. ດ້ວຍສີ່ພັນທະ ແລະ ສອງຄູ່ໂດດດ່ຽວ, ຊີນອນເປັນ AX₄E₂, ເລກສະເຕຣິກ 6, ຮູບຮ່າງໂດເມນເອເລັກຕຣອນເປັນແປດໜ້າ.

ໃນແປດໜ້າທຸກຕຳແໜ່ງເທົ່າກັນ, ສະນັ້ນຄູ່ໂດດດ່ຽວທຳອິດໄປບ່ອນໃດກໍໄດ້; ຄູ່ທີສອງໄປຢູ່ກົງກັນຂ້າມກັບມັນ, ຫ່າງ 180°, ເພື່ອໃຫ້ການຜັກດັນກັນລະຫວ່າງຄູ່ໂດດດ່ຽວນ້ອຍທີ່ສຸດ. ຟລູອໍຣີນສີ່ອະຕອມຈຶ່ງຢູ່ໃນລະນາບດຽວກັນທີ່ 90° ຈາກເພື່ອນບ້ານ: ສີ່ຫຼ່ຽມພຽງ. ແຕ່ລະພັນທະ Xe–F ມີຂົ້ວ, ແຕ່ພັນທະທີ່ຢູ່ກົງກັນຂ້າມຊີ້ໄປທິດກົງກັນຂ້າມພໍດີ, ສະນັ້ນໄດໂພລຕັດກັນ ແລະ XeF₄ ບໍ່ມີຂົ້ວ.

ການບວກໄດໂພລພັນທະເພື່ອຫາຂົ້ວຂອງໂມເລກຸນ

ພັນທະລະຫວ່າງອະຕອມທີ່ມີຄ່າເອເລັກໂຕຣເນກາຕີບຕ່າງກັນມີຂົ້ວ, ໂດຍມີປະຈຸລົບບາງສ່ວນ (δ−) ຢູ່ອະຕອມທີ່ມີຄ່າເອເລັກໂຕຣເນກາຕີບຫຼາຍກວ່າ. ໄດໂພລພັນທະແຕ່ລະອັນມີຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງ, ສະນັ້ນມັນເຮັດວຽກຄືເວັກເຕີ. ໂມເມັນໄດໂພລຂອງໂມເລກຸນແມ່ນຜົນບວກເວັກເຕີຂອງໄດໂພລພັນທະທັງໝົດ, ປົກກະຕິລາຍງານເປັນເດບາຍ (1 D ≈ 3.336 × 10⁻³⁰ C·m).

ໄດໂພລພັນທະຕັດກັນເມື່ອພັນທະທີ່ເໝືອນກັນຈັດລຽງຢ່າງສົມມາດອ້ອມອະຕອມກາງ. ນັ້ນເກີດຂຶ້ນກັບໂມເລກຸນ AX₂ ເສັ້ນຊື່, AX₃ ສາມຫຼ່ຽມພຽງ, AX₄ ເຕຕຣາຮີດຣອນ, AX₅ ປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ ແລະ AX₆ ແປດໜ້າ ເມື່ອອະຕອມ X ທັງໝົດຄືກັນ, ແລະ ກັບຮູບຮ່າງ AX₄E₂ ສີ່ຫຼ່ຽມພຽງ ແລະ AX₂E₃ ເສັ້ນຊື່ ດ້ວຍ, ບ່ອນທີ່ຄູ່ໂດດດ່ຽວຖືກຈັດລຽງຢ່າງສົມມາດ ແລະ ແຕ່ລະພັນທະຊີ້ກົງກັນຂ້າມກັບພັນທະທີ່ເໝືອນກັນ. ການປະສົມຮູບຮ່າງ ແລະ ຕົວແທນທີ່ອື່ນໂດຍທົ່ວໄປປະໄວ້ໄດໂພລສຸດທິ.

ການປຽບທຽບທີ່ແກ້ແລ້ວ: ກຳມະຖັນໄດອອກໄຊດ໌ ແລະ ກຳມະຖັນໄຕຣອອກໄຊດ໌. SO₂ ມີເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌ 6 + 2(6) = 18; ໂຄງສ້າງລິວອິສຂອງມັນວາງສອງໂດເມນພັນທະ ແລະ ໜຶ່ງຄູ່ໂດດດ່ຽວຢູ່ກຳມະຖັນ (AX₂E), ສະນັ້ນໂມເລກຸນໂຄ້ງ. ໄດໂພລ S–O ສອງອັນຊີ້ໄປທິດດຽວກັນບາງສ່ວນ, ຜົນບວກຂອງມັນບໍ່ແມ່ນສູນ, ແລະ SO₂ ມີຂົ້ວ. SO₃ ມີເອເລັກຕຣອນວາເລນຊ໌ 6 + 3(6) = 24 ແລະ ສາມໂດເມນພັນທະທີ່ບໍ່ມີຄູ່ໂດດດ່ຽວຢູ່ກຳມະຖັນ (AX₃), ສະນັ້ນມັນເປັນສາມຫຼ່ຽມພຽງ. ໄດໂພລສາມອັນທີ່ເທົ່າກັນຫ່າງກັນ 120° ບວກກັນເປັນສູນ, ແລະ SO₃ ບໍ່ມີຂົ້ວ ເຖິງແມ່ນທຸກພັນທະໃນມັນຈະມີຂົ້ວ.

ຂໍ້ຜິດພາດທົ່ວໄປກ່ຽວກັບຮູບຮ່າງ ແລະ ຂົ້ວ

ຂໍ້ຜິດພາດສ່ວນໃຫຍ່ມາຈາກການຂ້າມໂຄງສ້າງລິວອິສ ຫຼື ການອ່ານຮູບແຕ້ມພຽງໃນໜ້າເຈ້ຍຄືກັບວ່າເປັນຮູບຮ່າງຈິງ. ຂັ້ນຕອນປະຈຳຢ່າງໄວຈັບມັນໄດ້: ແຕ້ມໂຄງສ້າງລິວອິສ, ນັບໂດເມນຢູ່ອະຕອມກາງ, ບອກຊື່ຮູບຮ່າງໂດເມນເອເລັກຕຣອນ, ເອົາຄູ່ໂດດດ່ຽວອອກເພື່ອບອກຊື່ຮູບຮ່າງໂມເລກຸນ, ແລ້ວບວກໄດໂພລພັນທະໃນສາມມິຕິ.

ແບບຈຳລອງທາງກາຍະພາບ ຫຼື ການແຕ້ມແບບລິ່ມ–ເສັ້ນປະຢ່າງລະມັດລະວັງຊ່ວຍໃນຂັ້ນຕອນສຸດທ້າຍ. ຖ້າທ່ານສາມາດໝຸນໂມເລກຸນຈົນໄດໂພລພັນທະໜຶ່ງບໍ່ມີຄູ່ທີ່ຊີ້ທິດກົງກັນຂ້າມ, ໂມເລກຸນນັ້ນມີຂົ້ວ. ຖ້າທຸກພັນທະຖືກຈັບຄູ່ດ້ວຍພັນທະທີ່ເໝືອນກັນຢູ່ດ້ານກົງກັນຂ້າມ, ຫຼື ດ້ວຍຊຸດສົມມາດເຊັ່ນສາມພັນທະທີ່ 120°, ມັນບໍ່ມີຂົ້ວ.

• ບອກຊື່ຮູບຮ່າງໂດເມນເອເລັກຕຣອນເມື່ອຄຳຖາມຖາມຫາຮູບຮ່າງໂມເລກຸນ. ໂດເມນຂອງນ້ຳເປັນເຕຕຣາຮີດຣອນ; ຮູບຮ່າງຂອງມັນໂຄ້ງ.
• ລືມຄູ່ໂດດດ່ຽວຢູ່ອະຕອມກາງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ NH₃ ກາຍເປັນໂມເລກຸນສາມຫຼ່ຽມພຽງຜິດໆ.
• ນັບພັນທະຄູ່ ຫຼື ພັນທະສາມເປັນສອງ ຫຼື ສາມໂດເມນ.
• ສະຫຼຸບວ່າໂມເລກຸນມີຂົ້ວເພາະພັນທະຂອງມັນມີຂົ້ວ ໂດຍບໍ່ກວດວ່າໄດໂພລຕັດກັນຫຼືບໍ່.
• ຕັດສິນຄວາມສົມມາດຈາກຮູບແຕ້ມພຽງ. CH₂Cl₂ ເບິ່ງສົມມາດໃນເຈ້ຍ ແຕ່ເປັນເຕຕຣາຮີດຣອນທີ່ມີພັນທະສອງຊະນິດຕ່າງກັນ, ສະນັ້ນມັນມີຂົ້ວ.
• ວາງຄູ່ໂດດດ່ຽວໃນຕຳແໜ່ງແກນຂອງປິຣາມິດຄູ່ສາມຫຼ່ຽມ, ເຊິ່ງໃຫ້ຮູບຮ່າງຜິດສຳລັບ SF₄, ClF₃ ແລະ XeF₂.