Μοριακή γεωμετρία: ορισμός και παραδείγματα

ο τρισδιάστατο σχήμα στο οποίο τα άτομα που αποτελούν ένα μόριο είναι διατεταγμένα είναι γνωστό με το όνομα του μοριακή γεωμετρία ή μοριακή δομή.

Είναι δυνατόν να συναχθεί η γεωμετρία αυτών των μορίων από ένα θεωρητικό μοντέλο: το μοντέλο απώθησης των ζευγών ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους (RPECV). Αυτό το μοντέλο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αναπαράσταση της γεωμετρίας των μορίων που αποτελούνται από μικρά άτομα και συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς (ανταλλαγή ηλεκτρονίων).

Σε αυτό το μάθημα από έναν εκπαιδευτή θα ανακαλύψουμε το ορισμός της μοριακής γεωμετρίας και παραδείγματα Έτσι, με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να μάθετε από τι αποτελείται το μοντέλο RPECV, πώς μπορεί να συναχθεί η γεωμετρία των μορίων με αυτήν τη μέθοδο και μερικά παραδείγματα.

Δείκτης

1. Ορισμός της μοριακής γεωμετρίας
2. Παραδείγματα μοριακής γεωμετρίας
3. Μάθετε τη δομή Lewis του μορίου
4. Μοντέλο απώθησης ζευγών ηλεκτρονίων του κελύφους σθένους (RPECV)

Η μοριακή γεωμετρία ή η μοριακή δομή είναι τον τρόπο των ατόμων βρήκε ένα μόριο είναι διατεταγμένα στο χώρο.

Αυτή η τρισδιάστατη δομή (μοριακή γεωμετρία) έρχεται ορίζεται από μια σειρά δυνάμεων που συγκρατούν τα άτομα μαζί σε μια συγκεκριμένη διάταξη. Μεταξύ των δυνάμεων που καθορίζουν τη μοριακή γεωμετρία είναι οι πιο σημαντικές τους συνδέσμους ότι η άτομα ξαπλώστε ο ένας στον άλλο για να σχηματίζουν το μόριο.

Η γεωμετρία των μορίων είναι πολύ σημαντική γιατί καθορίζει ποια είναι τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της ύλης. Για παράδειγμα: Τα μόρια H2O έχουν μια γωνιακή γεωμετρία που δίνεται από τους δεσμούς που το σχηματίζουν. Η υιοθέτηση αυτής της γωνιακής γεωμετρίας καθιστά το μόριο νερού ηλεκτρικό δίπολο και έχει εξαιρετικές ιδιότητες. Χάρη στη γεωμετρία του, το νερό είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, είναι ικανό να διαλύσει πολλές ουσίες κ.λπ.

Προφανώς, δεδομένου του μεγέθους των μορίων, η γεωμετρία τους δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα και πρέπει να συναχθεί με έμμεσες μεθόδους. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να αναπαρασταθούν αυτές οι γεωμετρίες μέσω θεωρητικών μοντέλων.

Αυτά τα θεωρητικά μοντέλα μας επιτρέπουν να προσδιορίσουμε πώς είναι η γεωμετρία ενός μορίου από τον μοριακό του τύπο.

Όπως έχουμε δει στην προηγούμενη ενότητα, τα άτομα που αποτελούν ένα μόριο μπορούν να αποκτήσουν διαφορετικές χωρικές διευθετήσεις (γεωμετρίες). Σε αυτήν την ενότητα θα δούμε μερικά παραδείγματα μοριακής γεωμετρίας.

Δισδιάστατες γεωμετρίες

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα μόρια αποκτούν επίπεδες ή δισδιάστατες γεωμετρίες, δηλαδή είναι δομές που έχουν μόνο δύο διαστάσεις και καταλαμβάνουν μια επιφάνεια (δεν έχουν όγκο).

Γραμμική γεωμετρία

Είναι η απλούστερη γεωμετρία, αφορά μόρια των οποίων τα άτομα ενώνονται για να σχηματίσουν μια ευθεία γραμμή. Όλα τα μόρια που αποτελούνται από δύο άτομα είναι γραμμικά, αλλά αυτή η γεωμετρία εμφανίζεται επίσης σε μόρια που αποτελούνται από τρία άτομα.

Παραδείγματα γραμμικών μορίων:
Σχηματίζεται από δύο άτομα: όλα τα διατομικά αέρια όπως O2, H2.

Αποτελείται από τρία άτομα: CO2 (διοξείδιο του άνθρακα).

Γωνιακή γεωμετρία

Είναι μόρια αποτελούμενα από τρία άτομα που ενώνονται υπό γωνία. Το πλάτος της γωνίας που σχηματίζεται μπορεί να είναι διαφορετικό, ανάλογα με τον τύπο των ατόμων που το σχηματίζουν. Τα πλάτη των γωνιών που σχηματίζονται από τα γωνιακά μόρια έχουν τιμές μεταξύ 90º και 120º.

Παραδείγματα: H2O, SO2 (διοξείδιο του θείου), SnCl2 (διχλωριούχο κασσίτερο)

Τριγωνική γεωμετρία

Είναι μόρια αποτελούμενα από τέσσερα άτομα, με ένα άτομο να βρίσκεται στο κέντρο ενός φανταστικού τριγώνου και τα άλλα τρία άτομα που παραμένουν σε κάθε μία από τις κορυφές αυτού του τριγώνου.

Παραδείγματα: SO3 (τριοξείδιο του θείου), NO3^- (νιτρικά ιόντα)

Τετραγωνική γεωμετρία

Τα μόρια με αυτήν τη γεωμετρία έχουν 5 άτομα. Το ένα βρίσκεται στο κέντρο ενός τετραγώνου και το άλλο 4 σε καθεμία από τις κορυφές του σχήματος.

Παραδείγματα: XeF4 (τριφθοριούχο Xenon)

Τρισδιάστατες γεωμετρίες

Έχουν τρεις διαστάσεις, δηλαδή έχουν όγκο. Η γεωμετρία των μορίων 3D είναι πολύ διαφορετική, εδώ θα δούμε μερικά παραδείγματα.

Τετραεδρική γεωμετρία

Αυτή η γεωμετρία είναι αυτή που παρουσιάζεται από μερικά μόρια που σχηματίζονται από πέντε άτομα, όπου βρίσκεται ένα άτομο το κέντρο ενός φανταστικού κύβου και τα τέσσερα εναπομείναντα άτομα βρίσκονται στις κορυφές του κύβου (τετράεδρο).

Παράδειγμα: CH4 (μεθάνιο), MnO4^-(υπερμαγγανικό ιόν)

Τριγωνική πυραμιδική γεωμετρία

Είναι μόρια με τέσσερα άτομα διατεταγμένα στις τέσσερις κορυφές μιας πυραμίδας με τριγωνική βάση.

Παράδειγμα: NH3 (αμμωνία), PH3 (φωσφίνη)

Τετράγωνη πυραμιδική γεωμετρία

Σε αυτήν την περίπτωση ο αριθμός των ατόμων που αποτελούν το μόριο είναι έξι και πέντε από αυτά είναι διατεταγμένα στο κορυφές μιας πυραμίδας με τετραγωνική βάση, ενώ η έκτη καταλαμβάνει το κέντρο της πλατείας του βάση.

Παράδειγμα: ClF5 (πενταφθοριούχο χλώριο)

Προτού μπορέσετε να χρησιμοποιήσετε το Μέθοδος RPECV είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τι είναι Δομή Lewis του μορίου και γι 'αυτό πρέπει πρώτα να γνωρίζετε τι ηλεκτρονική διαμόρφωσηαπό το επίπεδο της Βαλένθια των διαφορετικών ατόμων που απαρτίζουν το μόριο.

Επομένως, πριν μπορέσετε να προσδιορίσετε τη γεωμετρία ενός μορίου, είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσετε κάποια προηγούμενα βήματα:

• ΠΡΟΣ ΤΗΝ. Λάβετε τις διαμορφώσεις ηλεκτρονίων των διαφορετικών ατόμων που απαρτίζουν το μόριο.
• ΣΙ. Προσδιορίστε τον αριθμό των ηλεκτρονίων κελύφους σθένους καθενός από τα άτομα. Τα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους είναι τα ηλεκτρόνια που μπορεί να χρησιμοποιήσει το άτομο για να σχηματίσει δεσμούς.
• ΝΤΟ. Μειώστε τη δομή του Lewis λαμβάνοντας υπόψη πόσα ηλεκτρόνια έχει κάθε άτομο στο κέλυφος σθένους.

Εικόνα: Slideplayer

Στο Δομές Lewis καθένα από τα συνδεδεμένα άτομα, πρέπει να πληροί το κανόνας οκτάδας. Όταν ένα άτομο πληροί τον κανόνα οκτάδας, περιβάλλεται από τέσσερα ζεύγη ηλεκτρονίων που μπορούν να είναι ηλεκτρόνια που αποτελούν μέρος ενός δεσμός (ζεύγη ηλεκτρονίων σύνδεσης) ή ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών (ζεύγη ηλεκτρονίων όχι δεσμευτικός).

Όπως θα δούμε, μόλις καθοριστεί η δομή Lewis ενός μορίου, αφαιρέστε το Η γεωμετρία που χρησιμοποιεί το μοντέλο απώθησης των ζευγών ηλεκτρονίων κελύφους σθένους είναι πολύ Ανετα.

Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο αναπαράστασης, τα προσδέματα (Χ) και τα ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν συνδέονται (Ε) διατάσσονται γύρω από το κεντρικό άτομο (Α), έτσι ώστε η απόσταση μεταξύ τους να είναι η μέγιστη. Το άθροισμα προσδεμάτων και ζεύγη ηλεκτρονίων που δεν συνδέονται (X + E) καθορίζει τον τύπο της γεωμετρίας του μορίου.

X + E = 2

Γραμμική γεωμετρία

AX2: Μόριο που σχηματίζεται από δύο άτομα προσδέματος συνδεδεμένα σε ένα κεντρικό άτομο

Παράδειγμα: υδρίδιο του βηρυλλίου (BeH2).

X + E = 3

Γεωμετρία τριγωνικού επιπέδου (ισόπλευρο τρίγωνο)

AX3: Μόριο που σχηματίζεται από τρία άτομα ενωμένα σε ένα κεντρικό άτομο

Παραδείγματα: Μερικά χλωρίδια όπως βόριο ή αλουμίνιο (BCl3, AlCl3)

Γωνιακή γεωμετρία (γωνία 120º)

AX2E: Μόριο με ένα κεντρικό άτομο συνδεδεμένο σε δύο συνδετήρες και ένα ζευγάρι μη συνδεδεμένων ηλεκτρονίων.

Παραδείγματα: Χλωριούχος κασσίτερος (II) (Sn2Cl)

X + E = 4

Τετραεδρική γεωμετρία

AX4: Μόρια με ένα κεντρικό άτομο με τέσσερα προσδέματα διατεταγμένα σε δεσμούς έτσι ώστε τα προσδέματα να είναι Έχουν στις κορυφές των αντίθετων διαγώνων έναν κύβο του οποίου το κέντρο είναι το ίδιο το κεντρικό άτομο.

Παραδείγματα: Μόρια όπως μεθάνιο (CH4), χλωριούχο πυρίτιο (SiCl4) ή τετραχλωράνθρακας (CCl4) παρουσιάζουν αυτήν τη γεωμετρία.

Τριγωνική γεωμετρία πυραμίδας

AX3E: Μόρια με 3 συνδετήρες και 1 μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων στο οποίο τα άτομα των τριών συνδετών είναι διατεταγμένα ώστε να σχηματίζονται η βάση μιας πυραμίδας με τριγωνική βάση στην οποία το κεντρικό άτομο βρίσκεται στην άνω κορυφή του εν λόγω πυραμίδα

Παραδείγματα: ένα από τα μόρια που έχουν αυτήν τη γεωμετρία είναι η αμμωνία (NH3).

Γωνιακή γεωμετρία (γωνία 109º)

AX2E2: Τα δύο προσδέματα και το κεντρικό άτομο είναι διατεταγμένα σχηματίζοντας μια γωνία 109º

Παραδείγματα: Το νερό (H2O) είναι ένα από τα μόρια που έχουν αυτήν τη γεωμετρία.

σολγραμμική εμετρία

AX3: Δεδομένου ότι υπάρχει μόνο ένας συνδετήρας συνδεδεμένος στο κεντρικό άτομο, η γεωμετρία είναι γραμμική.

Παράδειγμα: Υδροφθόριο ή υδροφθορικό οξύ (HF).

X + E = 5

Τριγωνική διπυραμιδική γεωμετρία

AX5: Το μόριο έχει τη γεωμετρία δύο αντίθετων πυραμίδων, με μια τριγωνική βάση κοινή και στα δύο. Το κεντρικό άτομο είναι διατεταγμένο στο κέντρο και τα προσδέματα βρίσκονται στις κορυφές.

Παράδειγμα: Πενταχλωριούχος φωσφόρος (PCl5)

Διφαινοειδή γεωμετρία

AX4E: Σε αυτόν τον τύπο γεωμετρίας, τα άτομα αποκτούν μια διάταξη που μοιάζει με τη δομή μιας ταλάντευσης πριονιού.

Παράδειγμα: φθοριούχο θείο τετρα (SF4).

Γεωμετρία Τ

AX3E2: Τα μόρια σχηματίζονται όπως το γράμμα Τ, με τους συνδετήρες στα άκρα του γράμματος και το κεντρικό άτομο στο σημείο όπου συναντώνται οι δύο γραμμές που το σχηματίζουν.

Παράδειγμα: Τριφθοριούχο χλώριο (ClF3)

Γραμμική γεωμετρία

AX2E3: Στην περίπτωση αυτή, τα τρία άτομα του μορίου είναι διατεταγμένα σύμφωνα με το κεντρικό άτομο σε μια ενδιάμεση θέση.

Παράδειγμα: Xenon Difluoride (F2Xe)

X + E = 6

Γεωμετρία Οκταεδρικού

AX6: Αυτός ο τύπος μορίου έχει μια δομή που μοιάζει με οκτάεδρο στο οποίο το κεντρικό άτομο θα καταλάμβανε το κέντρο της γεωμετρικής μορφής και τους έξι συνδέτες κάθε μία από τις κορυφές του.

Παράδειγμα: Εξαφθοριούχο θείο (SF6)

Πυραμίδα τετραγωνικής βάσης

AX5E: Σε αυτήν την περίπτωση, τα άτομα σχηματίζουν μια μορφή στην οποία το κεντρικό άτομο καταλαμβάνει το κέντρο της βάσης και τα προσδέματα των πέντε κορυφών του σχήματος.

Παράδειγμα: Πενταφθοριούχο βρώμιο (BrF5)

Τετράγωνη γεωμετρία αεροπλάνου

AX4E2: Τα άτομα αποκτούν μια διάταξη τετραγωνικού σχήματος, στην οποία το κεντρικό άτομο καταλαμβάνει το κέντρο του σχήματος και τα προσδέματα κάθε μία από τις κορυφές του.

Παράδειγμα: ιόν τετραφθοριούχου ξένου (XeF4)

Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Μοριακή Γεωμετρία: Ορισμός και Παραδείγματα, σας συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία μας Το άτομο.

Alejandrina Gallego Picó, Rosa Mª Garcinuño Martínez, Mª José Morcillo Ortega, Miguel Ángel Vázquez Segura. (2018) Βασική χημεία. Μαδρίτη: Uned