Teória odporu elektrónového páru Valence Shell (VSEPR) je molekulárny model na predpovedanie geometria atómov tvoriacich a molekula kde elektrostatické sily medzi molekulami valenčné elektróny sú minimalizované okolo stredu atóm.
Táto teória je známa aj ako Gillespie – Nyholmova teória, po dvoch vedcoch, ktorí ju vyvinuli). Podľa Gillespie zásada vylúčenia Pauliho je dôležitejšia pri určovaní molekulárnej geometrie ako účinok elektrostatického odpudzovania.
Podľa teórie VSEPR bol metán (CH4) je molekula tetraedrón, pretože vodíkové väzby sa navzájom odpudzujú a rovnomerne sa distribuujú okolo centrálneho atómu uhlíka.
Použitie VSEPR na predpovedanie geometrie molekúl
Molekulárnu štruktúru nemôžete použiť na predpovedanie geometrie molekuly, aj keď ju môžete použiť Lewisovu štruktúru. Toto je základ teórie VSEPR. Valenčné elektrónové páry sa prirodzene usporiadajú tak, aby boli čo najďalej od seba. To minimalizuje ich elektrostatické odpudenie.
Vezmite napríklad BeF2. Ak vidíte Lewisovu štruktúru pre túto molekulu, uvidíte každý atóm fluóru obklopený valenciou elektrónové páry, s výnimkou jedného elektrónu, ktorý má každý atóm fluóru, ktorý je naviazaný na centrálny berýlium atóm. Elektróny fluóru s valenciou sa ťahajú čo najďalej od seba alebo o 180 °, čo dáva tejto zlúčenine lineárny tvar.
Ak pridáte ďalší atóm fluóru na vytvorenie BeF3, najvzdialenejšie páry valenčných elektrónov, ktoré sa od seba dajú získať, sú 120 °, čo vytvára trigonálny rovinný tvar.
Dvojité a trojité dlhopisy v teórii VSEPR
Molekulárna geometria je určená možnými polohami elektrónov vo valenčnom obale, nie počtom koľko párov valenčných elektrónov je prítomných. Ak chcete vidieť, ako model funguje pre molekulu s dvojitými väzbami, zvážte oxid uhličitý, CO2. Zatiaľ čo uhlík má štyri páry väzbových elektrónov, v tejto molekule (v každej dvojitej väzbe s kyslíkom) sa nachádzajú iba dve miesta. Odpor medzi elektrónmi je najmenej vtedy, keď sú dvojité väzby na opačných stranách atómu uhlíka. Toto tvorí lineárnu molekulu, ktorá má uhol väzby 180 °.
Ako ďalší príklad možno uviesť uhličitanový ión, CO32-. Podobne ako v prípade oxidu uhličitého sú okolo centrálneho atómu uhlíka štyri páry valenčných elektrónov. Dva páry sú v jednoduchých väzbách s atómami kyslíka, zatiaľ čo dva páry sú súčasťou dvojitej väzby s atómom kyslíka. To znamená, že existujú tri miesta pre elektróny. Odpudzovanie medzi elektrónmi je minimalizované, keď atómy kyslíka tvoria rovnostranný trojuholník okolo atómu uhlíka. Z tohto dôvodu Teória VSEPR predpovedá, že uhličitanový ión bude mať trigonálny rovinný tvar s uhlom väzby 120 °.
Výnimky z teórie VSEPR
Teória valencie Shell Electron Pair Repulsion nie vždy predpovedá správnu geometriu molekúl. Príklady výnimiek zahŕňajú:
- molekuly prechodného kovu (napr. CrO3 je trigonálny bipyramidálny TiCl4 je štvorboká)
- molekuly nepárnych elektrónov (CH3 je skôr planárny ako trigonálny pyramidálny)
- niektoré AX2E0 molekuly (napr. CaF2 má spojovací uhol 145 °)
- niektoré AX2E2 molekuly (napr. Li2O je skôr lineárne ako ohnuté)
- niektoré AX6E1 molekuly (napr. XeF6 je skôr osemstenný ako päťuholníkový pyramidálny)
- niektoré AX8E1 molekuly
zdroj
R. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews zv. 252, str. 1315 - 1327, „Päťdesiat rokov modelu VSEPR“