גיאומטריה של זוג אלקטרונים לעומת גיאומטריה מולקולרית
הגיאומטריה של מולקולה חשובה בקביעת תכונותיה כמו צבע, מגנטיות, תגובתיות, קוטביות וכו'. קיימות שיטות שונות לקביעת הגיאומטריה. ישנם סוגים רבים של גיאומטריות. ליניארי, מכופף, מישור טריגונל, פירמידלי טריגונל, טטרהדרלי, אוקטהדרלי הם חלק מהגיאומטריות הנפוצות.
מהי גיאומטריה מולקולרית?
גיאומטריה מולקולרית היא הסידור התלת מימדי של אטומים של מולקולה במרחב. אטומים מסודרים בצורה זו, כדי למזער את דחיית קשר-קשר, דחיית זוג בודד ודחייה של זוג בודד.מולקולות עם אותו מספר של אטומים וזוגות בודדים של אלקטרונים נוטות להתאים לאותה גיאומטריה. לכן, אנו יכולים לקבוע את הגיאומטריה של מולקולה על ידי התחשבות בכמה כללים. תורת VSEPR היא מודל, שניתן להשתמש בו כדי לחזות את הגיאומטריה המולקולרית של מולקולות, תוך שימוש במספר זוגות האלקטרונים הערכיים. עם זאת, אם הגיאומטריה המולקולרית נקבעת בשיטת VSEPR, יש לקחת בחשבון רק את הקשרים, לא את הזוגות הבודדים. באופן ניסיוני ניתן לראות את הגיאומטריה המולקולרית באמצעות שיטות ספקטרוסקופיות שונות ושיטות עקיפה.
מהי גיאומטריה של זוג אלקטרונים?
בשיטה זו, הגיאומטריה של מולקולה נחבאת לפי מספר זוגות האלקטרונים הערכיים סביב האטום המרכזי. דחיית צמד האלקטרונים של מעטפת ערכיות או תיאוריית VSEPR מנבאת את הגיאומטריה המולקולרית בשיטה זו. כדי ליישם את תיאוריית ה-VSEPR, עלינו להניח כמה הנחות לגבי אופי ההתקשרות. בשיטה זו, ההנחה היא שהגיאומטריה של מולקולה תלויה רק באינטראקציות אלקטרונים-אלקטרון.בנוסף, ההנחות הבאות נעשות בשיטת VSEPR.
• אטומים במולקולה קשורים זה לזה על ידי זוגות אלקטרונים. אלה נקראים זוגות מליטה.
• בחלק מהאטומים במולקולה עשויים להיות גם זוגות של אלקטרונים שאינם מעורבים בקשר. אלה נקראים זוגות בודדים.
• זוגות הקשרים והזוגות הבודדים סביב כל אטום במולקולה מאמצים עמדות שבהן האינטראקציות ההדדיות שלהם ממוזערות.
• זוגות בודדים תופסים יותר מקום מאשר זוגות מליטה.
• איגרות כפולות תופסות יותר מקומות מאשר איגרת יחידה.
כדי לקבוע את הגיאומטריה, ראשית יש לצייר את מבנה הלואיס של המולקולה. לאחר מכן יש לקבוע את מספר האלקטרונים הערכיים סביב האטום המרכזי. כל הקבוצות המחוברות בודדות מוקצות כסוג קשר משותף של זוג אלקטרונים. גיאומטריית התיאום נקבעת על ידי מסגרת σ בלבד. יש להפחית את האלקטרונים האטומים המרכזיים המעורבים בקשר π.אם יש מטען כולל למולקולה, יש לשייך אותו גם לאטום המרכזי. יש לחלק את המספר הכולל של אלקטרונים הקשורים למסגרת ב-2, כדי לתת את מספר זוגות האלקטרונים σ. ואז בהתאם למספר הזה, ניתן להקצות גיאומטריה למולקולה. להלן כמה מהגיאומטריות המולקולריות הנפוצות.
אם מספר זוגות האלקטרונים הוא 2, הגיאומטריה היא ליניארית.
מספר זוגות אלקטרונים: 3 גיאומטריה: מישור טריגונל
מספר זוגות אלקטרונים: 4 גיאומטריה: טטרהדרלית
מספר זוגות אלקטרונים: 5 גיאומטריה: טריגונל דו-פירמידלי
מספר זוגות אלקטרונים: 6 גיאומטריה: אוקטהדרלית
מה ההבדל בין צמד אלקטרונים לגיאומטריות מולקולריות?
• בעת קביעת הגיאומטריה של זוג האלקטרונים, נלקחים בחשבון זוגות וקשרים בודדים ובקביעת גיאומטריה מולקולרית מתחשבים רק באטומים קשורים.
• אם אין צמדים בודדים סביב האטום המרכזי, הגיאומטריה המולקולרית זהה לגיאומטריית זוג האלקטרונים. עם זאת, אם מדובר בזוגות בודדים, שתי הגיאומטריות שונות.
