Tvary molekul

Tvary molekul

K objasnění prostorového rozmístění atomů v molekule se užívá několik teorii. K těm nejjednodušším patří: Teorie hybridizace

Teorie odpuzování elektronových párů valenční vrstvy – VSEPR

Teorie hybridizace

Experimentálně bylo dokázáno, že vazby v molekule jsou rovnocenné ( stejně dlouhé, se stejnou energii), ačkoli vznikly spárováním elektronů z různých orbitalů a tedy i s různou energii. Při vzniku vazby došlo k energetickému sjednocení různých atomových orbitalů, tzn.hybridizaci.
Hybridizace sp BeCl₂ přímka
Be:
Cl:
Cl:


Hybridizace sp² BF₃ rovnostranný trojúhelník
B:
F:
F:
F:

Hybridizace sp³ CH₄ tetraedr
C:
H:
H:
H:
H:

Hybridizace sp³d PCl₅ trojboký dvojjehlan, trigonální bipyramida
P:
Cl:
Cl:
Cl:
Cl:
Cl:


Hybridizace sp³d² SF₆ čtyřboký dvojjehlan, oktaedr, pravidelný osmistěn
S:
F:
F:
F:
F:
F:
F:

Hybridizace a  vazby CO₂ hybridizace sp, přímka
C:
O:
O:

 vazby vznikají bočním překryvem p orbitalů a nevstupují do hybridizace. Výsledná hybridizace se určuje tak, že se počet  vazeb odečítá.

Teorie odpuzování elektronových párů valenční vrstvy – VSEPR

VSEPR je poměrně jednoduchá teorie na odvozování tvarů molekuly. Vychází z úvahy, že kovalentní vazba je tvořena párem elektronů, teda částicemi se záporným nábojem (částicemi se shodným nábojem), které se navzájem odpuzují. V prostoru budou tedy zaujímat polohu co nejdál od sebe, aby byly vazebné úhly co největší.

Např.

CH₄

CO₂

SO₂

SO₃

NH₄⁺

Struktura molekul s jedním centrálním atomem

U tříatomových molekul mohou kovalentní vazby, které vycházejí z jednoho jádra (z centrálního atomu) svírat různý vazebný úhel.
Methan CH₄ – jádro atomu uhlíku leží ve středu pravidelného čtyřstěnu, v jehož vrcholech jsou atomová jádra vodíku. Vazebný úhel 109°28´je charakteristickým znakem struktury všech uhlovodíků.

Amoniak NH₃ – patří k molekulám, v nichž se kromě vazebných elektronových párů ve valenční vrstvě centrálního atomu vyskytují také volné (nevazebné) elektronové páry. Tři vazby v jeho molekule směřují ze středu ke třem vrcholům čtyřstěnu, ke čtvrtému vrcholu je nasměrován orbital s volným elektronovým párem. Jelikož je odpuzování mezi volným a vazebným elektronovým párem vždy větší než mezi dvěma vazebnými páry, je vazebný úhel v molekule amoniaku pouze 107°.

Voda H₂O - modelem molekuly vody je rovněž čtyřstěn, v jehož středu je atomové jádro O. Dva vrcholy jsou obsazeny atomovými jádry H, ke dvěma zbývajícím směřují orbitaly obsazené volnými elektronovými páry. Vazebný úhel je ovlivněn dvěma volnými elektronovými páry, a činí pouze 105° (104°30´)


Elektronové vzorce

Elektronové strukturní vzorce jsou takové, ve kterých jsou znázorněné u jednotlivých atomů jejich valenční elektrony. Elektron se značí tečkou, elektronový pár dvěma tečkami nebo čárkou.

Např. PCl₃, N₂, NH₃, SF₆, Cl₂