Co je to molekulární geometrie?

Molekulární geometrie je termín popisující trojrozměrný tvar molekuly, daný počtem osamělých párů a vázaných atomů obklopujících centrální atom. Jakékoli osamocené páry - nespojené páry elektronů - se používají při určování geometrie párů elektronů a musí se brát v úvahu ve tvaru molekuly kvůli jejich odpudivému působení na spojené páry elektronů. Toto odpuzování mezi elektrony je to, co ovlivňuje úhly mezi vázanými atomy a jakýmikoli osamělými páry obklopujícími centrální atom. Tyto úhly, spíše než počet atomů připojených k centrálnímu atomu, definují molekulární geometrii kovalentně vázaných molekul. Grafy porovnávající geometrii párů elektronů a molekulární geometrii se běžně používají k zobrazení účinků osamělých párů na tvar molekuly, protože molekuly bez osamělých párů mají stejnou molekulární geometrii a geometrii párů.

Jednoduchá teorie jak elektronů chovají se používá při predikci tvar molekuly. Teorie Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) uvádí, že spojené a osamělé páry valenčních elektronů se budou umístit tak daleko od sebe, jak jen to půjde. Využitím této teorie, geometrický tvar jednoduchých molekulárních sloučenin, může být přesně stanoveno. Při popisu tvaru komplexních organických molekul, včetně genetického materiálu a proteinů, jsou zapotřebí další metody, jako je rentgenová krystalografie.

Nejjednodušší molekula má jeden centrální atom se dvěma dalšími atomy vázanými na ni. Podle teorie VSEPR se dva vázané atomy umístí samy co nejdále od sebe, což má za následek lineární molekulární tvar. Úhly mezi vazbami jsou 180 stupňů. Kovalentně vázané molekuly se třemi atomy obklopujícími centrální atom a žádné osamělé páry nemají trigonální rovinný tvar. Tato molekula má úhel 120 ° mezi třemi připojenými atomy a leží naplocho v jedné rovině.

Aby bylo možné umístit každý vázaný atom co nejdále od sebe, má molekula se čtyřmi atomy obklopující centrální atom a žádné osamělé páry čtyřúhelníkový tvar. Každý úhel vazba 109,5 stupňů, které tvoří čtyřstěn s centrálním atomem na vnitřní straně. Stejným způsobem se s každým dalším atomem navázaným na centrální atom mění tvar, když se vázané atomy od sebe vzdálí. S přítomností osamělých párů se mění molekulární geometrie atomu, protože osamělý pár také odpuzuje. Molekula se třemi atomy a jedním osamělým párem obklopujícím centrální atom bude mít trigonální pyramidální tvar, přičemž centrální atom na vrcholu pyramidy a tři připojené atomy tlačí osamělý pár do polohy pod centrálním atomem.