ההבדל העיקרי בין גיאומטריה מולקולרית לגיאומטריה של אלקטרונים הוא שהגיאומטריה המולקולרית נקבעת על ידי הקשרים הקוולנטיים של המולקולה, בעוד שגיאומטריית האלקטרונים נקבעת על ידי זוגות האלקטרונים המקיפים את האטום המרכזי של מולקולה.
גיאומטריה מולקולרית וגיאומטריית אלקטרונים הם מונחים חשובים בכימיה כללית ומהווים את הבסיס לקביעת התכונות של תרכובות כימיות.
מהי גיאומטריה מולקולרית?
גיאומטריה מולקולרית היא המבנה המולקולרי של תרכובת הנתונה בסידור 3D של אטומים. במילים אחרות, זהו הסידור המבני התלת-ממדי של האטומים במולקולה מסוימת.לימוד וזיהוי הסידור המרחבי הזה של אטומים יכולים לעזור לנו לקבוע את הקוטביות של התרכובת, תגובתיות, שלב החומר, צבע, מגנטיות ופעילות ביולוגית.
גיאומטריה מולקולרית מציגה את צורת המולקולה, הקשר, האורכים, זוויות הקשר, זוויות הפיתול ופרמטרים גיאומטריים אחרים שיכולים לקבוע את מיקומו של כל אטום. בדרך כלל, זוויות הקשר בין אטומים תלויות רק במידה חלשה בשאר המולקולה.
איור 01: מולקולת מים
ישנן שיטות שונות לקביעת גיאומטריה מולקולרית, כולל שיטות ספקטרוסקופיות כגון שיטות עקיפה, IR, מיקרוגל וספקטרוסקופיה של ראמאן. שיטות אלו יכולות לספק לנו פרטים על גיאומטריה מולקולרית באמצעות ספיגה רטט וסיבובית המתגלה בטכניקה הספקטרוסקופית.יתר על כן, אנו יכולים לקבל את הגיאומטריה המולקולרית של מוצקים גבישיים באמצעות קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן, עקיפה של נויטרונים ודיפרקציה של אלקטרונים. קביעה זו נעשית על סמך המרחק בין הגרעינים לריכוז צפיפות האלקטרונים. בנוסף, ניתן לקבוע את מיקומם של האטומים במולקולה לפי אופי הקשרים הכימיים דרכם היא מחוברת לאטומים השכנים.
מהי גיאומטריית אלקטרונים?
גיאומטריית אלקטרונים היא סידור של זוגות אלקטרונים סביב אטום מרכזי. במילים אחרות, גיאומטריית האלקטרונים היא המבנה התלת-ממדי של זוגות אלקטרונים (זוגות אלקטרונים מקושרים או לא קושרים) סביב אטום מרכזי. בדרך כלל, זוג אלקטרונים בודד או זוג אלקטרונים לא מקשר הוא זוג אלקטרוני ערכיות שאינם משותפים בין אטומים בקשר קוולנטי. ניתן לתאר זוג אלקטרונים בקשר כזוג אלקטרונים הלוקחים חלק בקשר כימי.
מאחר שאלקטרונים טעונים שלילי, זוגות אלקטרונים סביב אטום מרכזי נדחים זה בזה, מה שגורם לזוגות האלקטרונים הללו להתארגן סביב אטום מסוים בצורה כזו שהדחייה העומדת בפניהם היא מינימלית. לכן, זוויות הקשר יורדות מעט בהתאם.
איור 02: צמדי אלקטרונים סביב אטום פחמן במולקולת מתאן.
יתר על כן, אם כל זוגות האלקטרונים סביב אטום הם זוגות אלקטרונים מקשר, אז הגיאומטריה המולקולרית וגיאומטריית האלקטרונים סביב אטום זה זהים. לדוגמה, למולקולת מתאן יש ארבעה קשרים סביב אטום הפחמן המרכזי, וכל האלקטרונים סביבה הם אלקטרוני קשר. לכן, הגיאומטריה המולקולרית וגיאומטריית האלקטרונים של מולקולה זו היא טטרהדרלית.
מה ההבדל בין גיאומטריה מולקולרית לגיאומטריה של אלקטרונים?
גיאומטריה מולקולרית וגיאומטריית אלקטרונים הם מונחים חשובים בעקרונות כימיים בסיסיים וגורמים לקביעת התכונות הכימיות של מולקולות.גיאומטריה מולקולרית היא המבנה המולקולרי של תרכובת הניתנת בסידור 3D של אטומים ואילו גיאומטריה אלקטרונית יכולה להיות מוגדרת כסידור של זוגות אלקטרונים סביב אטום מרכזי. ההבדל העיקרי בין גיאומטריה מולקולרית לגיאומטריית אלקטרונים הוא שהגיאומטריה המולקולרית נקבעת על ידי הקשרים הקוולנטיים של המולקולה, בעוד שגיאומטריית האלקטרונים נקבעת על ידי זוגות האלקטרונים המקיפים את האטום המרכזי של מולקולה.
סיכום – גיאומטריה מולקולרית לעומת גיאומטריה של אלקטרונים
גיאומטריה מולקולרית וגיאומטריית אלקטרונים קובעות את התכונות של תרכובת כימית. ההבדל העיקרי בין גיאומטריה מולקולרית לגיאומטריית אלקטרונים הוא שהגיאומטריה המולקולרית נקבעת על ידי הקשרים הקוולנטיים של המולקולה, בעוד שגיאומטריית האלקטרונים נקבעת על ידי זוגות האלקטרונים המקיפים את האטום המרכזי של מולקולה.
