මධ්‍ය පරමාණුවක් වටා ඉලෙක්ට්‍රෝන වසම් ගණන් කිරීම
VSEPR ආරම්භ වන්නේ නිවැරදි ලුවිස් ව්‍යුහයකිනි. මධ්‍ය පරමාණුව වටා, ඉලෙක්ට්‍රෝන වසම් ගණන් කරන්න: සෑම හුදකලා යුගලයක්ම එක් වසමකි, සහ වෙනත් පරමාණුවකට ඇති සෑම බන්ධනයක්ම තනි, ද්විත්ව හෝ ත්‍රිත්ව වුවද එක් වසමකි. මුළු ගණන බොහෝ විට ස්ථානික අංකය ලෙස හැඳින්වේ. ද්විත්ව බන්ධනයක් එක් වරක් ගණන් වන්නේ එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන පරමාණු දෙක අතර අවකාශයේ එකම ප්‍රදේශය අල්ලා ගන්නා බැවිනි.
ස්ථානික අංකය ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතිය තීරණය කරයි, එනම් වසම් එකිනෙකින් වඩාත්ම ඈත්ව තබන සැකැස්මයි. වසම් දෙකක් රේඛීය (180°), තුනක් ත්‍රිකෝණාකාර තලීය (120°), හතරක් චතුස්තලීය (109.5°), පහක් ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩාකාර (90° සහ 120°), සහ හයක් අෂ්ටතලීය (90°) වේ.
කෙටි ලේබලයක් ගණන සටහන් කර ගනී. AXₘEₙ අංකනයේ, A යනු මධ්‍ය පරමාණුව, m යනු බන්ධනය වූ X පරමාණු ගණන, සහ n යනු මධ්‍ය පරමාණුවේ E හුදකලා යුගල ගණනයි. ජලය AX₂E₂ වේ: බන්ධනය වූ පරමාණු දෙකක් සහ හුදකලා යුගල දෙකක්, ස්ථානික අංකය 4.
ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතිය සහ අණුක හැඩය
හුදකලා යුගල අවකාශය අල්ලා ගන්නා නමුත් ඒවා පරමාණු නොවන බැවින්, අණුක හැඩයේ නමෙහි ඒවා නොපෙනේ. අණුක ජ්‍යාමිතිය විස්තර කරන්නේ පරමාණු පිහිටන තැන පමණි. මධ්‍ය පරමාණුවේ හුදකලා යුගල නොමැති විට ජ්‍යාමිති දෙක සමාන වේ; හුදකලා යුගල ඇති විට ඒවා වෙනස් වේ.
ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩයක ස්ථාන සමාන නොවේ: සමකාංශක ස්ථාන තුන 120° බැගින් ඈතින් පිහිටන අතර අක්ෂීය ස්ථාන දෙක සමකයෙන් 90° දුරින් පිහිටයි. හුදකලා යුගල මුලින්ම සමකාංශක ස්ථාන වෙත යයි, මන්ද සමකාංශක ස්ථානයකට 90° හි අසල්වැසියන් දෙදෙනෙකු පමණක් සිටින අතර අක්ෂීය ස්ථානයකට තිදෙනෙකු සිටී.
- ස්ථානික අංකය 3: AX₃ ත්‍රිකෝණාකාර තලීය; AX₂E කෝණික, කෝණය 120° ට අඩු.
- ස්ථානික අංකය 4: AX₄ චතුස්තලීය; AX₃E ත්‍රිකෝණාකාර පිරමිඩාකාර; AX₂E₂ කෝණික, කෝණ 109.5° ට අඩු.
- ස්ථානික අංකය 5: AX₅ ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩාකාර; AX₄E සීසෝ හැඩැති; AX₃E₂ T-හැඩැති; AX₂E₃ රේඛීය.
- ස්ථානික අංකය 6: AX₆ අෂ්ටතලීය; AX₅E සමචතුරස්‍ර පිරමිඩාකාර; AX₄E₂ සමචතුරස්‍ර තලීය.
හුදකලා යුගල බන්ධන කෝණ සම්පීඩනය කරන්නේ ඇයි
හුදකලා යුගලයක් රඳවා ගන්නේ න්‍යෂ්ටියක් පමණක් බැවින්, එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය බන්ධන යුගලයකට වඩා මධ්‍ය පරමාණුව ආසන්නයේ පුළුල් ලෙස විහිදේ. එබැවින් විකර්ෂණ හුදකලා යුගල–හුදකලා යුගල > හුදකලා යුගල–බන්ධන යුගල > බන්ධන යුගල–බන්ධන යුගල අනුපිළිවෙල අනුගමනය කරන අතර, එකතු කරන සෑම හුදකලා යුගලයක්ම ඉතිරි බන්ධන තව දුරටත් එකට ළං කරයි.
චතුස්තලීය පවුල ප්‍රවණතාව පෙන්වයි. හුදකලා යුගල නැති මීතේන්, CH₄, හි H–C–H කෝණ 109.5° වේ. හුදකලා යුගලයක් ඇති ඇමෝනියා, NH₃, හි H–N–H කෝණ තරමක් කුඩාය. හුදකලා යුගල දෙකක් ඇති ජලයේ H–O–H කෝණය 104.5° වන අතර, එය OpenStax Chemistry 2e හි දක්වා ඇති අගයයි. ද්විත්ව බන්ධනයක් තනි බන්ධනයකට වඩා වැඩි ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වයක් දරන බැවින් බහු බන්ධනවලට සමාන, කුඩා ආචරණයක් ඇත.
VSEPR මෙම අපගමන වල දිශාව විශ්වාසදායක ලෙස පුරෝකථනය කරයි, නමුත් ඒවායේ නිවැරදි ප්‍රමාණය නොවේ. හුදකලා යුගල ඇති අණුවක කෝණයක් ප්‍රශ්නයක් ඉල්ලන විට, ඔබ සතුව මනින ලද දත්ත නොමැති නම් ආදර්ශ අගයට වඩා "ටිකක් අඩු" යැයි පිළිතුරු දෙන්න.
විසඳූ උදාහරණ: ක්ලෝරීන් ට්‍රයිෆ්ලෝරයිඩ් සහ සෙනෝන් ටෙට්‍රාෆ්ලෝරයිඩ්
ක්ලෝරීන් ට්‍රයිෆ්ලෝරයිඩ්, ClF₃. සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන: 7 + 3(7) = 28. Cl–F තනි බන්ධන තුනක් ඉලෙක්ට්‍රෝන 6ක් භාවිත කරන අතර, ෆ්ලෝරීන් අෂ්ටක තුන සම්පූර්ණ කිරීමට 3 × 6 = 18ක් භාවිත වී, 24ක් වේ. ඉතිරි ඉලෙක්ට්‍රෝන 4 ක්ලෝරීන් මත හුදකලා යුගල දෙකක් ලෙස තබයි. ක්ලෝරීන් වලට බන්ධන තුනක් සහ හුදකලා යුගල දෙකක් ඇති බැවින් එය ස්ථානික අංකය 5 සහිත සහ ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩාකාර ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතියක් ඇති AX₃E₂ වේ.
හුදකලා යුගල දෙකම සමකාංශක ස්ථාන ගනී. එවිට සමකාංශක තලයේ ෆ්ලෝරීන් එකක් සහ අක්ෂීය ස්ථානවල දෙකක් ඉතිරි වන බැවින් පරමාණු T හැඩයක් සාදයි. හුදකලා යුගල අක්ෂීය ෆ්ලෝරීන් සමකාංශක එක දෙසට තල්ලු කරන බැවින් F–Cl–F කෝණ 90° ට තරමක් අඩුය. Cl–F බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැව තුන T හැඩයක අවලංගු නොවන බැවින් ClF₃ ධ්‍රැවීය වේ.
සෙනෝන් ටෙට්‍රාෆ්ලෝරයිඩ්, XeF₄. සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන: 8 + 4(7) = 36. Xe–F බන්ධන හතරක් ඉලෙක්ට්‍රෝන 8ක් භාවිත කරන අතර ෆ්ලෝරීන් හුදකලා යුගල 4 × 6 = 24ක් භාවිත කර, 32ක් වේ. ඉතිරි ඉලෙක්ට්‍රෝන 4 සෙනෝන් මත හුදකලා යුගල දෙකකි. බන්ධන හතරක් සහ හුදකලා යුගල දෙකක් සහිතව, සෙනෝන් AX₄E₂ වන අතර ස්ථානික අංකය 6 සහ අෂ්ටතලීය ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතිය ඇත.
අෂ්ටතලයක සෑම ස්ථානයක්ම සමාන බැවින් පළමු හුදකලා යුගලය ඕනෑම තැනකට යා හැක; හුදකලා යුගල–හුදකලා යුගල විකර්ෂණය අවම කිරීමට දෙවැන්න එයට කෙලින්ම ප්‍රතිවිරුද්ධව, 180° ඈතින් යයි. එවිට ෆ්ලෝරීන් හතර ඒවායේ අසල්වැසියන්ට 90° හි එක් තලයක පිහිටයි: සමචතුරස්‍ර තලීය. සෑම Xe–F බන්ධනයක්ම ධ්‍රැවීය වේ, නමුත් ප්‍රතිවිරුද්ධ බන්ධන හරියටම ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට යොමු වන බැවින් ද්වි-ධ්‍රැව අවලංගු වන අතර XeF₄ අධ්‍රැවීය වේ.
අණුක ධ්‍රැවීයතාව සෙවීමට බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැව එකතු කිරීම
වෙනස් විද්‍යුත් සෘණතා ඇති පරමාණු අතර බන්ධනයක් ධ්‍රැවීය වන අතර, වඩා විද්‍යුත් සෘණ පරමාණුවේ ආංශික ඍණ ආරෝපණයක් (δ−) ඇත. සෑම බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැවයකටම ප්‍රමාණයක් සහ දිශාවක් ඇති බැවින් එය දෛශිකයක් මෙන් හැසිරේ. අණුක ද්වි-ධ්‍රැව සූර්ණය යනු සියලුම බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැවවල දෛශික එකතුවයි, සාමාන්‍යයෙන් ඩෙබයි වලින් වාර්තා කෙරේ (1 D ≈ 3.336 × 10⁻³⁰ C·m).
සර්වසම බන්ධන මධ්‍ය පරමාණුව වටා සමමිතික ලෙස සකස් වූ විට බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැව අවලංගු වේ. සියලුම X පරමාණු සමාන වන විට AX₂ රේඛීය, AX₃ ත්‍රිකෝණාකාර තලීය, AX₄ චතුස්තලීය, AX₅ ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩාකාර සහ AX₆ අෂ්ටතලීය අණු සඳහා එය සිදුවන අතර, හුදකලා යුගල සමමිතික ලෙස සකස් වී සෑම බන්ධනයක්ම සර්වසම බන්ධනයකට කෙලින්ම ප්‍රතිවිරුද්ධව යොමු වන AX₄E₂ සමචතුරස්‍ර තලීය සහ AX₂E₃ රේඛීය හැඩ සඳහා ද සිදුවේ. හැඩය සහ ආදේශක වල අනෙකුත් සංයෝජන සාමාන්‍යයෙන් ශුද්ධ ද්වි-ධ්‍රැවයක් ඉතිරි කරයි.
විසඳූ සැසඳීම: සල්ෆර් ඩයොක්සයිඩ් සහ සල්ෆර් ට්‍රයොක්සයිඩ්. SO₂ හි සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන 6 + 2(6) = 18ක් ඇත; එහි ලුවිස් ව්‍යුහය සල්ෆර් මත බන්ධන වසම් දෙකක් සහ හුදකලා යුගලයක් තබයි (AX₂E), එබැවින් අණුව කෝණික වේ. S–O ද්වි-ධ්‍රැව දෙක අර්ධ වශයෙන් එකම දිශාවට යොමු වන බැවින් ඒවායේ එකතුව ශුන්‍ය නොවන අතර SO₂ ධ්‍රැවීය වේ. SO₃ හි සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන 6 + 3(6) = 24ක් සහ සල්ෆර් මත හුදකලා යුගල නැති බන්ධන වසම් තුනක් (AX₃) ඇති බැවින් එය ත්‍රිකෝණාකාර තලීය වේ. 120° ඈතින් ඇති සමාන ද්වි-ධ්‍රැව තුනක් ශුන්‍යයට එකතු වන අතර, එහි සෑම බන්ධනයක්ම ධ්‍රැවීය වුවද SO₃ අධ්‍රැවීය වේ.
හැඩය සහ ධ්‍රැවීයතාවේ පොදු වැරදි
බොහෝ වැරදි පැමිණෙන්නේ ලුවිස් ව්‍යුහය මඟහැරීමෙන් හෝ පිටුවේ ඇති පැතලි රූපය සැබෑ හැඩය මෙන් කියවීමෙනි. ඉක්මන් ක්‍රමවේදයක් ඒවා අල්ලා ගනී: ලුවිස් ව්‍යුහය අඳින්න, මධ්‍ය පරමාණුවේ වසම් ගණන් කරන්න, ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතියට නම තබන්න, අණුක හැඩයට නම තැබීමට හුදකලා යුගල ඉවත් කරන්න, ඉන්පසු බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැව ත්‍රිමාණයෙන් එකතු කරන්න.
භෞතික ආකෘතියක් හෝ ප්‍රවේශමෙන් අඳින ලද කුඤ්ඤ-සහ-ඉරි සටහනක් අවසාන පියවරට උපකාරී වේ. එක් බන්ධන ද්වි-ධ්‍රැවයකට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට යොමු වන සහකාරයෙක් නොමැති වන පරිදි ඔබට අණුව කරකැවිය හැකි නම්, අණුව ධ්‍රැවීය වේ. සෑම බන්ධනයක්ම ප්‍රතිවිරුද්ධ පැත්තේ සර්වසම බන්ධනයකින් හෝ 120° හි බන්ධන තුනක් වැනි සමමිතික කට්ටලයකින් ගැළපෙන්නේ නම්, එය අධ්‍රැවීය වේ.
- ප්‍රශ්නය අණුක හැඩය ඉල්ලන විට ඉලෙක්ට්‍රෝන-වසම් ජ්‍යාමිතියට නම තැබීම. ජලයේ වසම් චතුස්තලීය වේ; එහි හැඩය කෝණික වේ.
- මධ්‍ය පරමාණුවේ හුදකලා යුගල අමතක කිරීම, එය NH₃ වැරදීමකින් ත්‍රිකෝණාකාර තලීය අණුවක් බවට හරවයි.
- ද්විත්ව හෝ ත්‍රිත්ව බන්ධනයක් වසම් දෙකක් හෝ තුනක් ලෙස ගණන් කිරීම.
- බන්ධන ධ්‍රැවීය වන නිසා පමණක් අණුවක් ධ්‍රැවීය යැයි නිගමනය කිරීම, ද්වි-ධ්‍රැව අවලංගු වේදැයි පරීක්ෂා නොකර.
- පැතලි රූපයකින් සමමිතිය විනිශ්චය කිරීම. CH₂Cl₂ කඩදාසියේ සමමිතික ලෙස පෙනේ, නමුත් එය වෙනස් බන්ධන වර්ග දෙකක් සහිත චතුස්තලීය වන බැවින් ධ්‍රැවීය වේ.
- ත්‍රිකෝණාකාර ද්වි-පිරමිඩයක අක්ෂීය ස්ථාන වල හුදකලා යුගල තැබීම, එය SF₄, ClF₃ සහ XeF₂ සඳහා වැරදි හැඩය ලබා දෙයි.
සීමාවන් සහ සුදුසු භාවිතය
- VSEPR හැඩ ගුණාත්මක ලෙස පුරෝකථනය කරයි; නිවැරදි බන්ධන කෝණ සහ ද්වි-ධ්‍රැව සූර්ණයේ ප්‍රමාණය පර්යේෂණයෙන් හෝ ක්වොන්ටම්-රසායනික ගණනය කිරීමෙන් ලැබේ.
- ආකෘතිය ප්‍රධාන-කාණ්ඩ මධ්‍ය පරමාණු සඳහා වඩාත් හොඳින් ක්‍රියා කරයි. එය බොහෝ සංක්‍රාන්ති-ලෝහ සංයෝග සඳහා සහ සමහර බර-මූලද්‍රව්‍ය විශේෂ සඳහා විශ්වාසදායක නොවේ.
- මෙම මාර්ගෝපදේශය එක් වරකට එක් මධ්‍ය පරමාණුවක් සලකයි. විශාල අණුවලට සෑම අභ්‍යන්තර පරමාණුවකම එම විශ්ලේෂණයම අවශ්‍ය වන අතර, නම්‍යශීලී අණුවලට වෙනස් සමස්ත ද්වි-ධ්‍රැව සහිත සංරූපණ කිහිපයක් ගත හැක.
- අණුවක් ධ්‍රැවීයද යන්න එහි භෞතික ගුණ වල එක් සාධකයක් පමණි; ප්‍රමාණය, හැඩය සහ හයිඩ්‍රජන් බන්ධනය ද වැදගත් වේ.