Пример питања о облицима молекула
Пенгантар
Хемија је наука о понашању материје и променама које она пролази. Један важан концепт у хемији је разумевање молекуларног облика. Молекуларни облик утиче на физичка и хемијска својства једињења, као што су тачка топљења, тачка кључања и притисак паре. Молекуларни облик такође игра кључну улогу у одређивању хемијских реакција које се дешавају у тим једињењима. Најчешће коришћена теорија за објашњење молекуларног облика је VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion - теорија одбијања електронских парова валентне љуске). У овом чланку ћемо размотрити неколико примера проблема који укључују молекуларни облик и како се VSEPR теорија може применити за њихово решавање.
VSEPR теорија
VSEPR теорија је теорија која се користи за одређивање облика молекула на основу одбијања електронских парова око централног атома. Према овој теорији, електронски парови ће се распоредити на такав начин да је одбијање између њих минимизирано. Ово доводи до тога да молекул поприми специфичан, предвидљив облик. Ови електронски парови укључују везујуће електронске парове (BEP) и усамљене електронске парове (LOP).
Неки од произведених молекуларних облика су обично:
1. Линеарни
2. Тригонални планар
3. Тетраедар
4. Тригонална бипирамидална
5. Октаедар
6. Савијен (савијен)
7. Клацкалица
8. Т-облик
9. Квадратни планар
10. Квадратна пирамидална
Затим, погледајмо неке примере питања и њихове дискусије.
Пример питања 1: Одређивање облика молекула CH4
Питање:
Одредити молекуларни облик метана (CH4) користећи VSEPR теорију.
пембахасан:
1. Одредите Луисову структуру:
– Централни атом: C (угљеник)
– Угљеник има 4 валентна електрона.
– Сваки водоник има по један валентни електрон.
– Укупан број валентних електрона = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 валентних електрона.
Луисова структура CH4 показује угљеник у центру са четири атома водоника који формирају једноструке (сигма) везе са атомом угљеника. На атому угљеника нема усамљених електронских парова.
2. Бројање електронских парова:
– PEI: Постоје 4 везе, од којих су све везујући електронски парови.
– PEB: Нема усамљених електронских парова.
3. Идентификација молекуларних облика:
– Са укупно 4 PEI и 0 PEB, расподела електрона око централног атома ће попримити облик који минимизира одбијање.
– Облик са најдаљом дистрибуцијом је тетраедарски.
Дакле, облик молекула CH4 је тетраедарски са углом везе од око 109.5 степени.
Пример питања 2: Одређивање молекуларног облика NH3
Питање:
Одредити молекуларни облик амонијака (NH3) користећи VSEPR теорију.
пембахасан:
1. Одредите Луисову структуру:
– Централни атом: N (азот).
– Азот има 5 валентних електрона.
– Сваки водоник има по један валентни електрон.
– Укупан број валентних електрона = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 валентних електрона.
Луисова структура NH3 показује азот у центру са три атома водоника који формирају једноструке (сигма) везе са атомом азота и један усамљени пар електрона на азоту.
2. Бројање електронских парова:
– PEI: Постоје 3 везе, које су све везујући електронски парови.
– PEB: Постоји 1 усамљени електронски пар.
3. Идентификација молекуларних облика:
– Са укупно 3 PEI и 1 PEB, расподела електрона око централног атома ће попримити облик који минимизира одбијање.
– Облик са одговарајућом расподелом је тригонално-пирамидални.
Дакле, облик молекула NH3 је тригонално-пирамидалан са углом везе нешто мањим од 109.5 степени због одбијања од јачег усамљеног електронског пара.
Пример питања 3: Одређивање облика молекула H2O
Питање:
Одредити облик молекула воде (H2O) користећи VSEPR теорију.
пембахасан:
1. Одредите Луисову структуру:
– Централни атом: O (кисеоник).
– Кисеоник има 6 валентних електрона.
– Сваки водоник има по један валентни електрон.
– Укупан број валентних електрона = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 валентних електрона.
Луисова структура H2O показује кисеоник у центру са два атома водоника који формирају једноструке (сигма) везе са атомом кисеоника и два усамљена пара електрона на кисеонику.
2. Бројање електронских парова:
– PEI: Постоје 2 везе, које су све везујући електронски парови.
– PEB: Постоји 2 усамљени електронски пар.
3. Идентификација молекуларних облика:
– Са укупно 2 PEI и 2 PEB, расподела електрона око централног атома ће попримити облик који минимизира одбијање.
– Облик са одговарајућом расподелом је савијен.
Дакле, облик молекула H2O је савијен са углом везе од око 104.5 степени.
Пример питања 4: Одређивање молекуларног облика PCl5
Питање:
Одредити молекуларни облик фосфор пентахлорида (PCl5) користећи VSEPR теорију.
пембахасан:
1. Одредите Луисову структуру:
– Централни атом: P (фосфор).
– Фосфор има 5 валентних електрона.
– Хлор има по 7 валентних електрона.
– Укупан број валентних електрона = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 валентних електрона.
Луисова структура PCl5 показује фосфор у центру са пет атома хлора који формирају једноструке (сигма) везе са атомом фосфора. На фосфору нема усамљених електронских парова.
2. Бројање електронских парова:
– PEI: Постоје 5 везе, које су све везујући електронски парови.
– PEB: Нема усамљених електронских парова.
3. Идентификација молекуларних облика:
– Са укупно 5 PEI и 0 PEB, расподела електрона око централног атома ће попримити облик који минимизира одбијање.
– Облик са одговарајућом расподелом је тригонални бипирамидални.
Дакле, облик молекула PCl5 је тригонални бипирамидални са угловима веза од 90° и 120°.
Пример питања 5: Одређивање облика молекула SF6
Питање:
Одредити молекуларни облик сумпор хексафлуорида (SF6) користећи VSEPR теорију.
пембахасан:
1. Одредите Луисову структуру:
– Централни атом: S (сумпор).
– Сумпор има 6 валентних електрона.
– Флуор има по 7 валентних електрона.
– Укупан број валентних електрона = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 валентних електрона.
Луисова структура SF6 показује сумпор у центру са шест атома флуора који формирају једноструке (сигма) везе са атомом сумпора. Нема усамљених електронских парова на сумпору.
2. Бројање електронских парова:
– PEI: Постоје 6 везе, које су све везујући електронски парови.
– PEB: Нема усамљених електронских парова.
3. Идентификација молекуларних облика:
– Са укупно 6 PEI и 0 PEB, расподела електрона око централног атома ће попримити облик који минимизира одбијање.
– Облик са одговарајућом расподелом је октаедарски.
Дакле, облик молекула SF6 је октаедарски са углом везе од 90°.
Закључак
Разумевање облика молекула је кључно за објашњење многих хемијских и физичких својстава једињења. VSEPR теорија пружа ефикасан начин за предвиђање његове геометрије на основу прорачуна веза и услоњених парова. У сваком од разматраних примера, процес укључује одређивање Луисове структуре, израчунавање електронских парова и коначно идентификовање најприкладнијег облика молекула. Уз редовну праксу, свако може постати вешт у коришћењу VSEPR теорије за одређивање облика молекула.
