Definition av elektroniskt domän och VSEPR-teori

Inom kemi avser elektrondomänen antalet ensamma par eller bindningsplatser runt en viss atom i en molekyl. Elektrondomäner kan också kallas elektrongrupper. Obligationsplatsen är oberoende av om obligationen är en enkel, dubbel eller trippel.

Key Takeaways: Elektrondomän

• En atoms elektrondomän är antalet ensamma par eller kemiska bindningsplatser som omger det. Det representerar antalet platser som förväntas innehålla elektroner.
• Genom att känna till elektrondomänen för varje atom i en molekyl kan du förutsäga dess geometri. Detta beror på att elektroner distribuerar runt en atom för att minimera avstötning med varandra.
• Elektronavstötning är inte den enda faktorn som påverkar molekylär geometri. Elektroner lockas till positivt laddade kärnor. Kärnorna stöter i sin tur varandra.

Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory

Föreställ dig att binda två ballonger i ändarna. Ballongerna stöter automatiskt varandra. Lägg till en tredje ballong, och samma sak händer så att de bundna ändarna bildar en liksidig triangel. Lägg till en fjärde ballong, och de bundna ändarna omorienterar sig till en tetraedrisk form.

Samma fenomen uppstår med elektroner. Elektroner avvisar varandra, så när de placeras nära varandra organiserar de sig automatiskt till en form som minimerar avvisningar bland dem. Detta fenomen beskrivs som VSEPR eller Valence Shell Electron Pair Repulsion.

Elektrondomän används i VSEPR-teorin för att bestämma molekylens molekylgeometri. Konventionen är att ange antalet bindande elektronpar med stora bokstaven X, antalet ensamma elektronpar med stora bokstaven E och huvudstaven A för molekylens centrala atom (AX_nE_m). När du förutspår molekylär geometri ska du tänka på att elektronerna i allmänhet försöker maximera avståndet från varandra men de påverkas av andra krafter, till exempel närhet och storlek på en positivt laddad kärna.

Till exempel,CO₂ har två elektrondomäner runt den centrala kolatomen. Varje dubbelbindning räknas som en elektrondomän.

Att relatera elektrondomäner till molekylär form

Antalet elektrondomäner anger antalet platser du kan förvänta dig att hitta elektroner runt en central atom. Detta avser i sin tur den förväntade geometrien för en molekyl. När elektrondomänarrangemanget används för att beskriva runt den centrala atomen i en molekyl, kan det kallas molekylens elektrondomängeometri. Arrangemanget av atomer i rymden är molekylärgeometri.

Exempel på molekyler, deras elektrondomängeometri och molekylär geometri inkluderar:

• YXA₂ - Den tvåelektroniska domänstrukturen producerar en linjär molekyl med elektrongrupper med 180 graders mellanrum. Ett exempel på en molekyl med denna geometri är CH₂= C = CH₂, som har två H₂C-C-bindningar bildar en 180-graders vinkel. Koldioxid (CO₂) är en annan linjär molekyl, som består av två O-C-bindningar som är 180 graders isär.
• YXA₂E och AX₂E₂ - Om det finns två elektrondomäner och ett eller två ensamt elektronpar kan molekylen ha en böjd geometri. Ensam elektronpar ger ett stort bidrag till formen av en molekyl. Om det finns ett ensamt par är resultatet en trigonal plan form, medan två ensamma par ger en tetraedrisk form.
• YXA₃ - Det tre elektroniska domänsystemet beskriver en trigonal plan geometri för en molekyl där fyra atomer är arrangerade för att bilda trianglar med avseende på varandra. Vinklarna lägger upp till 360 grader. Ett exempel på en molekyl med denna konfiguration är bortrifluorid (BF)₃), som har tre F-B-bindningar, som vardera bildar 120-graders vinklar.

Använda elektrondomäner för att hitta molekylär geometri

För att förutsäga molekylärgeometri med hjälp av VSEPR-modellen:

1. Rita Lewis-strukturen för jonen eller molekylen.
2. Ordna elektrondomänerna runt den centrala atomen för att minimera avstötning.
3. Räkna det totala antalet elektrondomäner.
4. Använd vinkelarrangemanget för de kemiska bindningarna mellan atomerna för att bestämma molekylärgeometri. Kom ihåg att flera bindningar (dvs. dubbelbindningar, trippelbindningar) räknas som en elektrondomän. Med andra ord är en dubbelbindning en domän, inte två.

källor

Jolly, William L. "Modern oorganisk kemi." McGraw-Hill College, 1 juni 1984.

Petrucci, Ralph H. "Allmän kemi: principer och moderna applikationer." F. Geoffrey Herring, Jeffry D. Madura, et al., 11: e upplagan, Pearson, 29 februari 2016.