Geometria elektronowa i geometria molekularna

Chemia jest nauką materii i zajmuje się wieloma sposobami, w jaki jeden rodzaj materii może zostać zmieniony na inny. Wiadomo, że cała materia składa się z jednego lub więcej z około stu różnych rodzajów atomów. Wszystkie atomy składają się z trzech podstawowych cząstek - protonów, elektronów i neutronów. Cząsteczka składa się z grupy dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem w określonym wzorze geometrycznym. Kiedy dwa lub więcej atomów jest silnie związanych ze sobą tworząc cząsteczkę, istnieją wiązania chemiczne między każdym atomem i jego bliskimi sąsiadami. Kształt cząsteczki przekazuje bogactwo informacji, a pierwszym krokiem do zrozumienia chemii cząsteczki jest poznanie jej geometrii.

Geometria molekularna odnosi się po prostu do trójwymiarowego układu atomów, które tworzą cząsteczkę. Termin struktura jest raczej używany w pewnym sensie, aby wskazać po prostu łączność atomów. Kształt cząsteczki określa się w kategoriach odległości między atomowymi jądrami, które są ze sobą połączone. Geometria cząsteczek jest determinowana przez teorię Valence - Shell Electron-Pair Repulsion (VESPR) - model stosowany do określenia ogólnego kształtu cząsteczki w oparciu o liczbę par elektronów wokół centralnego atomu. Geometria cząsteczki jest podana albo jako geometria elektronowa, albo geometria molekularna.

Czym jest geometria elektronowa?

Termin geometria elektronu odnosi się do nazwy geometrii pary elektronów / grup / domen na atomie centralnym, bez względu na to, czy wiążą one elektrony, czy nie wiążą się elektrony. Pary elektronów są określane jako elektrony w parach lub wiązaniach, w parach samotnych lub czasami w pojedynczym niesparowanym elektronu. Ponieważ elektrony są zawsze w stałym ruchu, a ich drogi nie mogą być precyzyjnie zdefiniowane, rozmieszczenie elektronów w cząsteczce jest opisane za pomocą rozkładu gęstości elektronowej. Weźmy przykład metanu, którego formuła chemiczna to CH₄. W tym przypadku centralnym atomem jest węgiel z 4 elektronami walencyjnymi i 4 elektronami wodorowymi dzielącymi 1 atom węgla, tworząc 4 wiązania kowalencyjne. Oznacza to, że w sumie jest około 8 elektronów wokół węgla i nie ma pojedynczych wiązań, więc liczba pojedynczych par wynosi tutaj 0. Sugeruje to CH₄ jest geometrią tetraedryczną.

Czym jest geometria molekularna?

Geometria molekularna służy do określenia kształtu cząsteczki. To po prostu odnosi się do trójwymiarowego układu lub struktury atomów w cząsteczce. Zrozumienie geometrii molekularnej związku pomaga określić reaktywność, polarność, kolor, fazę materii i magnetyzm. Geometria cząsteczki jest zwykle opisywana w kategoriach długości wiązań, kątów spojenia i kątów skrętnych. W przypadku małych cząsteczek wzór cząsteczkowy i tabela standardowych długości i kątów wiązania mogą być wszystkim, co jest wymagane do określenia geometrii cząsteczki. W przeciwieństwie do geometrii elektronu, przewiduje się, biorąc pod uwagę tylko pary elektronów. Weźmy przykład wody (H.₂O). W tym przypadku tlen (O) jest centralnym atomem z 6 elektronami walencyjnymi, więc wymaga 2 dodatkowych elektronów z 2 atomów wodoru, aby zakończyć jego oktet. Tak więc istnieją 4 grupy elektronów ułożone w kształcie czworościennym. Istnieją również dwie pary pojedynczych wiązań, więc wynikowy kształt jest zgięty.

Różnica między geometrią elektronu a geometrią molekularną

Terminologia geometrii elektronowej i geometrii molekularnej

Termin geometria elektronu odnosi się do nazwy geometrii pary elektronów / grup / domen na atomie centralnym, bez względu na to, czy wiążą one elektrony, czy nie wiążą się elektrony. Pomaga zrozumieć, w jaki sposób różne grupy elektronów są ułożone w cząsteczce. Z drugiej strony, geometria molekularna determinuje kształt cząsteczki i jest to trójwymiarowa struktura atomów w cząsteczce. Pomaga zrozumieć cały atom i jego rozmieszczenie.

Geometria

Geometria cząsteczki jest określana na podstawie tylko wiążących par elektronowych, ale nie liczby par elektronowych. Jest to trójwymiarowy kształt, który cząsteczka zajmuje w przestrzeni. Geometria molekularna jest również definiowana jako pozycje jąder atomowych w cząsteczce. Z drugiej strony, geometrię elektronową cząsteczki określa się na podstawie zarówno par wiążących elektronów, jak i par elektronów. Geometria elektronu może być określona za pomocą teorii VESPR.

Przykłady geometrii elektronowej i geometrii molekularnej

Jednym z wielu przykładów geometrii tetraedrycznej jest Amoniak (NH₃). Centralnym atomem jest tutaj N, a cztery pary elektronów są rozmieszczone w kształcie czworościanu z tylko jedną elektronową parą. Zatem geometria elektronowa NH3 jest tetraedryczna. Jednak jego geometria cząsteczkowa jest piramidalna w trygonometrii, ponieważ kąty wiązania mają 107 stopni, gdy atomy wodoru są odpychane przez samotną parę elektronów wokół azotu. Podobnie, geometria molekularna wody (H.₂O) jest wygięty, ponieważ istnieją 2 pojedyncze pary wiązań.

Geometria elektronowa a geometria molekularna: tabela porównawcza

Podsumowanie geometrii geometrii Vs. Geometria molekularna

Zarówno geometria elektronowa, jak i geometria molekularna są zgodne z modelem odpędzania wiązek elektronów Valence-Shell (VESPR) w celu określenia ogólnego kształtu cząsteczki w oparciu o liczbę par elektronów wokół centralnego atomu.Geometria molekularna jest jednak określana wyłącznie na podstawie wiązanych par elektronów, a nie liczby par elektronowych, podczas gdy geometrię elektronów określa się na podstawie zarówno par wiążących elektronów, jak i par elektronów. Gdy w cząsteczce nie ma wolnych par elektronów, geometria elektronu jest taka sama jak kształt cząsteczkowy. Jak powiedzieliśmy, kształt cząsteczki wiele mówi o tym, a pierwszym krokiem do zrozumienia chemii cząsteczki jest określenie jej geometrii.