Jak działa elektroskop?

elektroskop jest urządzeniem służącym do badania ładunku. Kiedy dodatnio naładowany obiekt (pręt) zbliża się do górnego słupka, elektrony przepływają do górnej części słoika pozostawiając dwa złote liście postivley naładowane., Liście odpychają się od siebie, ponieważ oba trzymają się pozycji, jak ładunki. Teoria VSEPR mówi, że pary elektronowe, również zestaw podobnych ładunków, odpycha się nawzajem tak, że kształt cząsteczki dostosuje się tak, że walencyjne pary elektronowe pozostają tak daleko od siebie, jak to możliwe.

Atom Centralny bez samotnych par

aby łatwo zrozumieć typy cząsteczek możliwe, użyjemy prostego systemu do identyfikacji części dowolnej cząsteczki.,

A = ATOM Centralny w cząsteczce

b = Atomy otaczające atom centralny

Indeks dolny po B oznacza liczbę atomów B, które są połączone z centralnym atomem A. Na przykład AB 4 jest cząsteczką z atomem centralnym otoczonym przez cztery kowalencyjnie związane Atomy. Ponownie, nie ma znaczenia, czy te wiązania są pojedyncze, podwójne lub potrójne wiązania.

AB2: wodorek berylu (BeH2)

wodorek berylu składa się z centralnego atomu berylu z dwoma pojedynczymi wiązaniami z atomami wodoru. Przypomnijmy, że narusza to zasadę oktetu.,

H-Be-H

zgodnie z wymogiem, że pary elektronów maksymalizują swoją odległość od siebie, dwie pary wiązania w cząsteczkach BeH 2 ułożą się po przeciwnych stronach centralnego atomu Be. Otrzymana geometria jest liniową cząsteczką, pokazaną na rysunku 1 w modelu „piłka i kij”.

Rysunek 1. Model wodorku berylu.

kąt wiązania z H-Be-H wynosi 180° ze względu na jego geometrię liniową.,

dwutlenek węgla jest kolejnym przykładem cząsteczki, która należy do kategorii AB 2. Jego struktura Lewisa składa się z podwójnych wiązań pomiędzy centralnym atomem węgla a atomem tlenu (patrz rysunek 2).

Rysunek 2. Wiązanie dwutlenku węgla.

odpychanie dwóch grup czterech elektronów (dwóch par) nie różni się od odpychania dwóch grup dwóch elektronów (jednej pary) w cząsteczce BeH 2. Dwutlenek węgla jest również liniowy (patrz rysunek 3).,

Rysunek 3. Dwutlenek węgla.

AB3: Trifluorek boru (BF3)

trifluorek boru składa się z centralnego atomu boru z trzema pojedynczymi wiązaniami do atomów fluoru (patrz rysunek 4). Atom boru ma również niekompletny oktet.

Rysunek 4. Wiązanie trifluorku boru.

geometria cząsteczki BF 3 nazywa się planarem trygonalnym (patrz rysunek 5). Atomy fluoru znajdują się na wierzchołkach trójkąta równobocznego., Kąt F-B-F wynosi 120° , a wszystkie cztery atomy leżą w tej samej płaszczyźnie.

Rysunek 5. Model trifluorku boru.

AB4: Metan (CH4)

Metan jest związkiem organicznym, który jest podstawowym składnikiem gazu ziemnego. Jego struktura składa się z centralnego atomu węgla z czterema pojedynczymi wiązaniami do atomów wodoru (patrz rysunek 6). Aby zmaksymalizować swoją odległość od siebie, cztery grupy wiązania elektronów nie leżą w tej samej płaszczyźnie., Zamiast tego, każdy z atomów wodoru leży w narożach geometrycznego kształtu zwanego czworościanem. Atom węgla znajduje się w centrum czworościanu. Każda powierzchnia czworościanu jest trójkątem równobocznym.

Rysunek 6. Czworościenna struktura metanu.

geometria molekularna cząsteczki metanu jest czworościanowa (patrz rysunek 7). Kąt wiązania H-C-H wynosi 109,5°, co jest większe niż 90°, które byłyby, gdyby cząsteczka była planarna., Przy rysowaniu wzoru strukturalnego dla cząsteczki, takiej jak metan, korzystna jest możliwość wskazania trójwymiarowego charakteru jej kształtu. Poniższy wzór strukturalny nazywa się rysunkiem perspektywicznym. Wiązanie linii przerywanej należy wizualizować jako cofające się do strony, podczas gdy Wiązanie trójkąta stałego ma być wizualizowane jako wychodzące ze strony.

Rysunek 7. Model perspektywy metanowej.

jak te wszystkie ubrania mogą zmieścić się w tak małej przestrzeni?,

kiedy podróżujemy, często zabieramy dużo więcej rzeczy, niż potrzebujemy. Próba zmieszczenia tego wszystkiego w walizce może być prawdziwym wyzwaniem. Może będziemy musieli przepakować albo wcisnąć wszystko. Atomy często muszą zmienić położenie elektronów, aby stworzyć bardziej stabilną strukturę.

Atom Centralny z jedną lub więcej samotnych par

geometrie cząsteczkowe cząsteczek zmieniają się, gdy ATOM centralny ma jedną lub więcej samotnych par elektronów., Całkowita liczba par elektronowych, zarówno par wiążących, jak i par samotnych, prowadzi do tzw. geometrii domeny elektronowej. Gdy jedna lub więcej par wiązania elektronów zostaje zastąpiona parą samotną, zmienia się geometria molekularna (rzeczywisty kształt) cząsteczki. Zgodnie z symbolami A i B ustalonymi w poprzedniej sekcji, użyjemy E, aby reprezentować samotną parę na atomie centralnym (A). Indeks dolny będzie używany, gdy istnieje więcej niż jedna para. Pojedyncze pary na otaczających atomach (B) nie wpływają na geometrię.,

AB3E: amoniak, NH3

cząsteczka amoniaku zawiera trzy pojedyncze wiązania i jedną samotną parę na centralnym atomie azotu (patrz rysunek 8).

Rysunek 8. Elektrony samotnych par w amoniaku.

geometria domeny dla cząsteczki z czterema parami elektronów jest czworościanowa, jak to zaobserwowano w przypadku CH 4 . W cząsteczce amoniaku jedna z par elektronowych jest parą samotną, a nie parą wiązania. Geometria molekularna NH 3 nazywana jest piramidą trygonalną (patrz rysunek 9).,

Rysunek 9. Cząsteczka amoniaku.

Przypomnijmy, że kąt wiązania w czworościennej cząsteczce CH 4 wynosi 109,5°. Ponownie zastąpienie jednej ze spajanych par elektronowych parą samotną lekko kompresuje kąt. Kąt H-N-H wynosi około 107°.

AB2E2: woda, H2o

cząsteczka wody składa się z dwóch par wiążących i dwóch samotnych par (patrz rysunek 10).

Rysunek 10. Samotne pary elektronów na wodzie.,

jeśli chodzi o metan i amoniak, geometria domeny dla cząsteczki z czterema parami elektronów jest czworościanowa. W cząsteczce wody dwie pary elektronów są parami samotnymi, a nie parami wiążącymi. Geometria molekularna cząsteczki wody jest wygięta. Kąt wiązania H-O-H wynosi 104,5°, co jest mniejsze niż kąt wiązania w NH3 (patrz rysunek 11).

Rysunek 11. Cząsteczka wody.,

AB4E: tetrafluorek siarki, SF4

struktura Lewisa dla SF 4 zawiera cztery pojedyncze wiązania i pojedynczą parę na atomie siarki (patrz rysunek 12).

Rysunek 12. Elektrony samotnej pary w SF4.

atom siarki ma wokół siebie pięć grup elektronów, co odpowiada trygonalnej geometrii domeny bipiramidalnej, jak W PCl 5 (patrz rysunek 13). Przypomnijmy, że trygonalna geometria bipiramidalna ma trzy atomy równikowe i dwa atomy osiowe przyłączone do atomu centralnego., Ze względu na większą odpychalność pary samotnej, jest ona jednym z atomów równikowych, które są zastępowane przez parę samotną. Geometria cząsteczki nazywana jest zniekształconym czworościanem lub huśtawką.

rysunek 13. Model piłki i kija dla SF4 .,>SF4

5 3 2 trigonal bipyramidal T-shaped CIF3 5 2 3 trigonal bipyramidal linear I3– 6 5 1 octahedral square pyramidal BrF5 6 4 2 octahedral square planar XeF4

Summary

• Electron pairs repel each other and influence bond angles and molecular shape.,
• obecność samotnych par elektronów wpływa na trójwymiarowy kształt cząsteczki.

praktyka

Atom Centralny bez samotnych par

skorzystaj z poniższego linku, aby odpowiedzieć na następujące pytania:

http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/vsepr.html

1. jaki jest kształt PF 5 ?
2. jakie kąty C-H body przewidzielibyśmy dla metanu, gdyby cząsteczka była planarna?
3. jaka cząsteczka ma konfigurację oktaedronu?,

Atom Centralny z jedną lub więcej samotnych par

użyj poniższego linku, aby odpowiedzieć na następujące pytania:

1. Jaka jest ogólna zasada postępowania z cząsteczkami zawierającymi więcej niż cztery pary elektronów?
2. na zdjęciu z pięcioma parami elektronów wokół atomu centralnego, dlaczego preferowany jest układ po prawej stronie?
3. na zdjęciu z sześcioma parami elektronów, dlaczego konfiguracja z samotnymi parami w odległości 180o względem siebie jest bardziej stabilna?,

przegląd

Atom Centralny bez samotnych par

1. jakie są kąty wiązania W dwutlenku węgla?
2. jaka cząsteczka ma kąt wiązania 109,5 ° ?
3. Jaka jest geometria cząsteczki BF 3?

Atom Centralny z jedną lub więcej samotnych par

1. Dlaczego woda ma wygiętą geometrię?
2. dlaczego amoniak nie jest cząsteczką planarną?
3. Jak napisać konfigurację tetrafluorku ksenonu przy użyciu systemu ABE?

Słowniczek