Что такое молекулярная геометрия?

Молекулярная геометрия - это термин, описывающий трехмерную форму молекулы с учетом числа неподеленных пар и связанных атомов, окружающих центральный атом. Любые неподеленные пары - несвязанные пары электронов - используются при определении геометрии электронных пар и должны учитываться в форме молекулы из-за их отталкивающего воздействия на связанные пары электронов. Это отталкивание между электронами - это то, что влияет на углы между связанными атомами и любыми одинокими парами, окружающими центральный атом. Эти углы, а не число атомов, прикрепленных к центральному атому, определяют молекулярную геометрию ковалентно связанных молекул. Диаграммы, сравнивающие геометрию электронных пар и молекулярную геометрию, обычно используются для демонстрации влияния одиночных пар на форму молекулы, поскольку молекулы без неподеленных пар имеют одинаковую геометрию молекулярных и электронных пар.

Простая теория поведения электронов используется при прогнозировании формы молекулы. Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR) гласит, что связанные и неподеленные пары валентных электронов будут располагаться настолько далеко друг от друга, насколько это возможно. Используя эту теорию, геометрическая форма простых молекулярных соединений может быть точно определена. Другие методы, такие как рентгеновская кристаллография, необходимы при описании формы сложных органических молекул, включая генетический материал и белки.

Самая простая молекула имеет один центральный атом с двумя дополнительными атомами, связанными с ней. Согласно теории VSEPR, два связанных атома будут располагаться как можно дальше друг от друга, что приведет к линейной молекулярной форме. Углы между связями составляют 180 градусов. Ковалентно связанные молекулы с тремя атомами, окружающими центральный атом, и без одиноких пар, имеют треугольную плоскую форму. Эта молекула имеет углы в 120 градусов между тремя присоединенными атомами и лежит в одной плоскости.

Чтобы расположить каждый связанный атом как можно дальше друг от друга, молекула с четырьмя атомами, окружающими центральный атом, и без одиноких пар, имеет тетраэдрическую форму. Каждый угол связи составляет 109,5 градусов, образуя тетраэдр с центральным атомом внутри. Таким же образом, с каждым дополнительным атомом, связанным с центральным атомом, форма изменяется, поскольку связанные атомы отталкиваются друг от друга. При наличии одиноких пар молекулярная геометрия атома изменяется, так как одинокая пара также оказывает отталкивание. Молекула с тремя атомами и одной неподеленной парой, окружающая центральный атом, будет иметь треугольную пирамидальную форму с центральным атомом в верхней части пирамиды и тремя присоединенными атомами, выдвинутыми неподеленной парой в положение под центральным атомом.