Molekulyar shakllarni muhokama qilish uchun namunaviy savollar
Pengantar
Kimyo moddaning xatti-harakatlarini va u sodir bo'ladigan o'zgarishlarni o'rganadi. Kimyodagi muhim tushunchalardan biri molekulyar shaklni tushunishdir. Molekulyar shakl birikmalarning fizik va kimyoviy xususiyatlariga, masalan, erish nuqtasi, qaynash nuqtasi va bug' bosimiga ta'sir qiladi. Molekulyar shakl, shuningdek, ushbu birikmalarda sodir bo'ladigan kimyoviy reaksiyalarni aniqlashda ham muhim rol o'ynaydi. Molekulyar shaklni tushuntirish uchun eng ko'p ishlatiladigan nazariya VSEPR (Valentlik qobig'i elektron juftligi itarish) nazariyasidir. Ushbu maqolada biz molekulyar shaklga oid bir nechta misol muammolarni va ularni hal qilish uchun VSEPR nazariyasi qanday qo'llanilishini muhokama qilamiz.
VSEPR nazariyasi
VSEPR nazariyasi - bu markaziy atom atrofidagi elektron juftlarining itarish kuchiga asoslanib molekulalarning shaklini aniqlash uchun ishlatiladigan nazariya. Ushbu nazariyaga ko'ra, elektron juftlari o'zlarini shunday joylashtiradilarki, ular orasidagi itarish kuchi minimallashtiriladi. Bu molekulaning o'ziga xos, oldindan aytib bo'ladigan shaklga ega bo'lishiga olib keladi. Bu elektron juftliklariga bog'lovchi elektron juftliklari (BEP) va yakka elektron juftliklari (LOP) kiradi.
Ishlab chiqarilgan molekulyar shakllarning ba'zilari odatda quyidagilar:
1. Chiziqli
2. Uchburchak tekislik
3. Tetraedr
4. Uchburchak bipiramidal
5. Oktaedr
6. Egilgan (egilgan)
7. Ko'rish
8. T shaklidagi
9. Kvadrat tekislik
10. Kvadrat piramida
Keyin, ba'zi misol savollar va ularning muhokamalarini ko'rib chiqaylik.
1-misol savol: CH4 molekulalarining shaklini aniqlash
Savol:
VSEPR nazariyasidan foydalanib, metanning (CH4) molekulyar shaklini aniqlang.
Munozara:
1. Lyuis tuzilishini aniqlang:
– Markaziy atom: C (uglerod)
– Uglerod 4 ta valent elektronga ega.
– Vodorodning har birida 1 ta valentlik elektron mavjud.
– Jami valentlik elektronlar = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 valentlik elektron.
CH4 ning Lyuis tuzilishi markazda uglerod atomi bilan bitta (sigma) bog'lanish hosil qiluvchi to'rtta vodorod atomi bilan uglerod atomini ko'rsatadi. Uglerod atomida bitta elektron juftligi yo'q.
2. Elektron juftlarini sanash:
– PEI: 4 ta bogʻlanish mavjud boʻlib, ularning barchasi bogʻlovchi elektron juftlaridir.
– PEB: Yagona elektron juftlari mavjud emas.
3. Molekulyar shakllarni aniqlash:
– Jami 4 ta PEI va 0 ta PEB bilan markaziy atom atrofidagi elektron taqsimoti itarish kuchini minimallashtiradigan shaklga ega bo'ladi.
– Eng uzoq taqsimotga ega shakl tetraedrdir.
Demak, CH4 molekulasining shakli tetraedr bo'lib, bog'lanish burchagi taxminan 109.5 daraja.
2-misol savol: NH3 ning molekulyar shaklini aniqlash
Savol:
VSEPR nazariyasi yordamida ammiakning (NH3) molekulyar shaklini aniqlang.
Munozara:
1. Lyuis tuzilishini aniqlang:
– Markaziy atom: N (azot).
– Azot 5 ta valentlik elektronga ega.
– Vodorodning har birida 1 ta valentlik elektron mavjud.
– Jami valentlik elektronlar = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 valentlik elektron.
NH3 ning Lyuis tuzilishi markazda azotni ko'rsatadi, uchta vodorod atomi azot atomi bilan yakka (sigma) bog'lanishlarni va azot ustida bitta elektron juftligini hosil qiladi.
2. Elektron juftlarini sanash:
– PEI: 3 ta bogʻlanish mavjud boʻlib, ularning barchasi bogʻlovchi elektron juftlaridir.
– PEB: 1 ta yolg'iz elektron juftligi mavjud.
3. Molekulyar shakllarni aniqlash:
– Jami 3 ta PEI va 1 ta PEB bilan markaziy atom atrofidagi elektron taqsimoti itarish kuchini minimallashtiradigan shaklga ega bo'ladi.
– Tegishli taqsimotga ega shakl Trigonal Piramidaldir.
Shunday qilib, NH3 molekulasining shakli kuchliroq yolg'iz elektron juftligidan itarish tufayli bog'lanish burchagi 109.5 darajadan biroz kamroq bo'lgan trigonal piramidaldir.
3-misol savol: H2O molekulalarining shaklini aniqlash
Savol:
VSEPR nazariyasidan foydalanib, suv molekulasining (H2O) shaklini aniqlang.
Munozara:
1. Lyuis tuzilishini aniqlang:
– Markaziy atom: O (kislorod).
– Kislorod 6 ta valent elektronga ega.
– Vodorodning har birida 1 ta valentlik elektron mavjud.
– Jami valentlik elektronlar = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 valentlik elektron.
H2O ning Lyuis tuzilishi markazda kislorodni ko'rsatadi, ikkita vodorod atomi kislorod atomi bilan yakka (sigma) bog'lanish hosil qiladi va kislorodda ikkita yolg'iz elektron juftligi mavjud.
2. Elektron juftlarini sanash:
– PEI: 2 ta bogʻlanish mavjud boʻlib, ularning barchasi bogʻlovchi elektron juftlaridir.
– PEB: 2 ta yolg'iz elektron juftligi mavjud.
3. Molekulyar shakllarni aniqlash:
– Jami 2 ta PEI va 2 ta PEB bilan markaziy atom atrofidagi elektron taqsimoti itarish kuchini minimallashtiradigan shaklga ega bo'ladi.
– Tegishli taqsimotga ega shakl Bent.
Demak, H2O molekulasining shakli taxminan 104.5 daraja bog'lanish burchagi bilan egilgan.
4-savolga misol: PCl5 ning molekulyar shaklini aniqlash
Savol:
VSEPR nazariyasidan foydalanib, fosfor pentaxloridining (PCl5) molekulyar shaklini aniqlang.
Munozara:
1. Lyuis tuzilishini aniqlang:
– Markaziy atom: P (fosfor).
– Fosfor 5 ta valentlik elektronga ega.
– Xlorning har biri 7 ta valentlik elektronga ega.
– Jami valentlik elektronlar = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 valentlik elektron.
PCl5 ning Lyuis tuzilishi markazda fosforni ko'rsatadi, beshta xlor atomi fosfor atomi bilan yakka (sigma) bog'lanish hosil qiladi. Fosforda yakka elektron juftlari yo'q.
2. Elektron juftlarini sanash:
– PEI: 5 ta bogʻlanish mavjud boʻlib, ularning barchasi bogʻlovchi elektron juftlaridir.
– PEB: Yagona elektron juftlari mavjud emas.
3. Molekulyar shakllarni aniqlash:
– Jami 5 ta PEI va 0 ta PEB bilan markaziy atom atrofidagi elektron taqsimoti itarish kuchini minimallashtiradigan shaklga ega bo'ladi.
– Tegishli taqsimotga ega shakl Trigonal Bipiramidaldir.
Demak, PCl5 molekulasining shakli trigonal bipiramidal bo'lib, bog'lanish burchaklari 90° va 120° ga teng.
5-savolga misol: SF6 molekulalarining shaklini aniqlash
Savol:
VSEPR nazariyasidan foydalanib, oltingugurt geksafloridining (SF6) molekulyar shaklini aniqlang.
Munozara:
1. Lyuis tuzilishini aniqlang:
– Markaziy atom: S (oltingugurt).
– Oltingugurt 6 ta valentlik elektronga ega.
– Ftorning har biri 7 ta valentlik elektronga ega.
– Jami valentlik elektronlar = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 valentlik elektron.
SF6 ning Lyuis tuzilishi markazda oltingugurtni ko'rsatadi, oltita ftor atomi oltingugurt atomi bilan yakka (sigma) bog'lanish hosil qiladi. Oltingugurtda yakka elektron juftlari yo'q.
2. Elektron juftlarini sanash:
– PEI: 6 ta bogʻlanish mavjud boʻlib, ularning barchasi bogʻlovchi elektron juftlaridir.
– PEB: Yagona elektron juftlari mavjud emas.
3. Molekulyar shakllarni aniqlash:
– Jami 6 ta PEI va 0 ta PEB bilan markaziy atom atrofidagi elektron taqsimoti itarish kuchini minimallashtiradigan shaklga ega bo'ladi.
– Tegishli taqsimotga ega shakl Oktaedrdir.
Demak, SF6 molekulasining shakli oktaedr bo'lib, bog'lanish burchagi 90° ga teng.
Xulosa
Molekulyar shaklni tushunish birikmaning ko'plab kimyoviy va fizik xususiyatlarini tushuntirishning kalitidir. VSEPR nazariyasi bog'lanish va yolg'iz juftliklarni hisoblash asosida uning geometriyasini bashorat qilishning samarali usulini taqdim etadi. Muhokama qilingan har bir misolda jarayon Lyuis tuzilishini aniqlash, elektron juftliklarini hisoblash va nihoyat eng mos molekulyar shaklni aniqlashni o'z ichiga oladi. Muntazam amaliyot bilan har kim molekulyar shaklni aniqlash uchun VSEPR nazariyasidan foydalanishda malakali bo'lishi mumkin.
