صدمة تكافؤ زوج الإلكترونات (VSEPR)

نظرية تكافؤ زوج الإلكترون شلVSEPR) هو نموذج جزيئي للتنبؤ الهندسة من الذرات التي تشكل أ مركب حيث القوى الكهروستاتيكية بين الجزيء إلكترونات التكافؤ يتم تقليل حول المركزية ذرة.

تُعرف النظرية أيضًا باسم نظرية غيليسبي - نايلم ، بعد العلماء اللذين طوروها). وفقا لجيليسبي ، مبدأ استبعاد باولي هو أكثر أهمية في تحديد الهندسة الجزيئية من تأثير التنافر الكهربائي.

وفقا لنظرية VSEPR ، الميثان (CH₄) الجزيء هو رباعي الاسطح لأن روابط الهيدروجين تتنافر وتوزع نفسها بالتساوي حول ذرة الكربون المركزية.

لا يمكنك استخدام التركيب الجزيئي للتنبؤ بهندسة الجزيء ، على الرغم من أنه يمكنك استخدامه هيكل لويس. هذا هو الأساس لنظرية VSEPR. يتم ترتيب أزواج الإلكترون التكافؤ بشكل طبيعي بحيث تكون بعيدة عن بعضها البعض قدر الإمكان. هذا يقلل من التنافر الكهربائي.

خذ على سبيل المثال ، BeF₂. إذا شاهدت بنية لويس لهذا الجزيء ، فسترى أن كل ذرة فلورية محاطة بالتكافؤ أزواج الإلكترون ، باستثناء الإلكترون الواحد لكل ذرة فلورية مرتبطة بالريليوم المركزي ذرة. تتفكك إلكترونات التكافؤ الفلوري بعيدًا بقدر الإمكان أو 180 درجة ، مما يعطي هذا المركب شكلًا خطيًا.

إذا قمت بإضافة ذرة فلورية أخرى لصنع لحم البقر₃، أبعد ما يمكن الحصول عليه من أزواج التكافؤ الإلكترون من بعضها البعض هو 120 درجة ، والتي تشكل شكل مستو ثلاثي.

يتم تحديد الهندسة الجزيئية من خلال المواقع المحتملة للإلكترون في قشرة التكافؤ ، وليس بعدد الأزواج الموجودة في إلكترونات التكافؤ. لنرى كيف يعمل النموذج لجزيء ذو روابط مزدوجة ، ضع في اعتبارك نشبع، CO₂. بينما يحتوي الكربون على أربعة أزواج من إلكترونات الترابط ، لا يوجد سوى مكانين يمكن العثور على الإلكترونات في هذا الجزيء (في كل رابطة من الروابط المزدوجة بالأكسجين). يكون التنافر بين الإلكترونات على الأقل عندما تكون الروابط المزدوجة على جانبي ذرة الكربون. هذا يشكل جزيء خطي بزاوية 180 درجة.

على سبيل المثال ، خذ بعين الاعتبار أيونات الكربونات₃^2-. كما هو الحال مع ثاني أكسيد الكربون ، هناك أربعة أزواج من إلكترونات التكافؤ حول ذرة الكربون المركزية. يوجد زوجان في روابط مفردة مع ذرات الأكسجين ، بينما يمثل زوجان جزءًا من رابطة مزدوجة مع ذرة أكسجين. هذا يعني أن هناك ثلاثة مواقع للإلكترونات. يتم تقليل التنافر بين الإلكترونات عندما تشكل ذرات الأكسجين مثلث متساوي الأضلاع حول ذرة الكربون. وبالتالي، نظرية VSEPR يتنبأ بأن أيون الكربونات سوف يتخذ شكل مستو ثلاثي ، بزاوية 120 درجة.

لا تتنبأ نظرية تنافر زوج Valence Shell Electron دائمًا بالهندسة الصحيحة للجزيئات. تشمل أمثلة الاستثناءات ما يلي:

• جزيئات المعادن الانتقالية (على سبيل المثال ، CrO₃ هو ثلاثي الزوايا bipyramidal ، TiCl₄ هو رباعي السطوح)
• جزيئات الغريب الإلكترون (CH₃ مستو وليس هرميًا مثلثًا)
• بعض الفأس₂هـ₀ جزيئات (على سبيل المثال ، CaF₂ لديه زاوية السندات من 145 درجة)
• بعض الفأس₂هـ₂ الجزيئات (على سبيل المثال ، لي₂يا خطي وليس منحنى)
• بعض الفأس₆هـ₁ جزيئات (على سبيل المثال ، XeF₆ هو ثماني السطوح بدلا من هرم خماسي)
• بعض الفأس₈هـ₁ جزيئات

مصدر

ر. ج. Gillespie (2008)، Chemistry Chemistry Reviews vol. 252 ، ص. 1315-1327 ، "خمسون عامًا من نموذج VSEPR"