Теория молекулярных орбиталей и теория отталкивания пар электронов валентной оболочки (VSEPR)

Сигма-связь сильнее, чем пи-связь, потому что сигма-связь образуется из перекрытия между гибридными орбиталями вместе или с атомными орбиталями головой, в то время как пи-связь образуется из перекрытия атомных орбиталей только боком.

Объяснение структуры молекулы этилена с помощью теории молекулярных орбиталей

Процесс возбуждения происходит для двух атомов углерода путем приобретения необходимого количества энергии. После того, как два атома углерода были возбуждены, три орбитали 2s, 2p _x и 2p _y гибридизуются, образуя три гибридизированные орбитали, каждая из которых называется sp² и содержит один единственный электрон .

Чтобы преодолеть силы отталкивания между орбиталями, они направлены в пространстве как можно дальше друг от друга, таким образом, углы между ними составляют 120 °. Тогда атом будет более устойчивым, и молекула принимает форму плоского треугольника.

Замечено, что 2p _z -орбиталь каждого атома углерода не участвует в процессе гибридизации. Эти две орбитали лежат перпендикулярно плоскости трех гибридных sp²- орбиталей каждого атома углерода. Существует два типа перекрытия между атомами углерода и Формируются два типа облигаций:

Сигма-связь (σ), которая образуется в результате перекрытия головы к голове между: двумя sp²-гибридными орбиталями каждого атома углерода с двумя 1s-орбиталями двух атомов водорода, образующими связи C — H, Третьей sp²-орбиталью одного атома углерода с таким же атомом другого углерода, образуя связь C — C.

Связь пи (π), которая образуется в результате наложения бок о бок между двумя 2p _z орбиталями двух атомов углерода, образуя связь C — C между двумя атомами углерода.

Объяснение структуры молекулы ацетилена с помощью теории молекулярных орбиталей

Ясно, что после того, как процесс возбуждения произошел в двух атомах углерода за счет приобретения необходимого количества энергии, происходит гибридизация между одной орбиталью 2p _x от подуровневых (p) орбиталей и 2s-орбиталью, производящей две sp-гибридизированные орбитали, каждая из которых один из них содержит один единственный электрон .

Чтобы преодолеть силы отталкивания между двумя гибридизированными орбиталями, они направляются в пространстве как можно дальше друг от друга, образуя угол 180 °. Тогда атом будет более устойчивым, и молекула принимает линейную форму.

Замечено, что в каждом атоме углерода остаются две атомные орбитали, например, 2p _y и 2p _z не участвуют в процессе гибридизации . Два атома углерода связаны вместе и с атомами водорода двумя типами связей, как показано ниже. :

Сигма-связь (σ), полученная от головки до головки, перекрывается между:

• Одна sp-орбиталь одного атома углерода и sp-орбиталь другого атома углерода, образуя (C — C) связь между двумя атомами углерода.
• Оставшаяся sp-орбиталь каждого атома углерода с атомной орбиталью 1s каждого атома водорода, образуя связь (C — H) для каждого атома углерода.

Связь пи (π), образующаяся бок о бок, перекрывает:

• Одна p _yорбиталь одного атома углерода с p _y орбиталью другого атома углерода, образуя (C — C) связь между двумя атомами углерода.
• Одна орбиталь p _zодного атома углерода с орбиталью p _z другого атома углерода, образуя (C — C) связь между двумя атомами углерода.

Теория отталкивания электронных пар валентных оболочек (VSEPR)

Формы молекул различаются в зависимости от (свободных и связанных) электронных пар, которые находятся в тех орбиталях из центрального атома в молекуле ковалентной .

Теория VSEPR : Электронные пары (свободные и связанные) распределены в пространстве вокруг центрального атома молекулы , где отталкивание между ними минимально для формирования наиболее стабильной формы молекул .

Формы ковалентных молекул согласно теории VSEPR

Стереоизомер любой молекулы представлен кратко по следующей формуле: AX _п Х _м

Где A — центральный атом в молекуле , n — количество пар связей, E — неподеленные пары электронов, m — количество неподеленных пар, X — атом, связанный с центральным атомом.

Молекула SO ₂ обозначается аббревиатурой AX ₂ E, а молекула H ₂ O обозначается сокращением AX ₂ E ₂ , хотя каждая из них состоит из трех атомов, поскольку центральный атом (A) в молекуле SO ₂ связан с двумя атомами кислорода. (X ₂ ) и несет одну неподеленную пару электронов (E), тогда как центральный атом (A) в молекуле H ₂ O связан с двумя атомами водорода (X ₂ ) и несет две неподеленные пары электронов (E ₂ ).

Стреоструктура молекулы аммиака представляет собой трехосновную пирамиду, в то время как расположение электронных пар в одной и той же молекуле принимает форму тетраэдра, поскольку стреоструктура молекулы аммиака NH ₃ представляет собой трехосновную пирамиду из-за связывания центрального атома тремя парами связей, в то время как Расположение электронных пар имеет форму тетраэдра, потому что общее количество электронных пар (связанных и неподеленных) равно 3 + 1 = 4.

Замечен , согласно теории тха т т он неподеленная паре электронов контролировать значение углов между связями в молекуле , потому что неподеленная пара связана с ядром центрального атома с одной стороны и спредов в пространство с другой стороны .

Пара облигаций связана с обоего сторон до двух связанных атомов, увеличение числа одиноких пар из электронов в центральном атоме в молекуле приводит к увеличению силы отталкивания между ними, так, что углы между ковалентными связями молекулы уменьшается , сила отталкивания между (неподеленная пара-одиночная пара)> (неподеленная пара-пара связи)> (пара связи-пара связи).

Соотношение между числом о е неподеленная пара из электронов и углов v ALUE между ковалентными связями в молекуле: Когда число одиноких пар электронов в центральном увеличивается атом, сила отталкивания возрастает, что приводит к снижению стоимости из углы между ковалентными связями в молекулах .

Значение угла между ковалентными связями в молекуле аммиака меньше , чем в молекуле метана, потому что центральный атом в молекуле аммиака несет одну отдельной пару электронов , которая отталкивает остроумие ч пар облигаций и что приводит к decreasin г угла значение между ними, в то время как центральный атом в молекуле метана не несет никакой неподеленной пары электронов , поэтому значение угла между парами связей больше, чем в молекуле аммиака.

Молекула BeF ₂ является линейной, в то время как молекула SO ₂ имеет угловую форму , хотя центральный атом в каждом из них связан с двумя атомами, поскольку центральный атом в молекуле BeF ₂ не несет никакой неподеленной пары электронов , поэтому сила отталкивания между две пары связей максимально велики, что создает линейную стереоструктуру молекулы.

В то время как центральный атом в молекуле SO ₂ несет неподеленную пару электронов, которая сильно отталкивается от пары связей, что приводит к уменьшению значения угла между ними и создает угловую стереоструктуру молекулы.

Молекула CO ₂ неполярна, хотя она содержит две полярные связи, потому что линейная стреоструктура молекулы приводит к отмене полярного эффекта каждой связи другой связью [сумма полярных пар (дипольных) моментов = нулю].