はじめに
VSEPR 理論による分子の 5 つの主な形状は、線形 (例:CO2)、三角平面 (例:BCl3 )、四面体 (例:CH4)、三角両錐 (例:PCl5 )、八面体 (例:SF6) です。いくつかの疑問が生じます。原子/分子を頂点とし、結合を三角形の辺とする「三角形」の分子はありますか? 「三角形の平面」と「三角形」という用語は、同じ分子構造を指していますか?.
三角形に存在する分子は反応性が高い（例：シクロプロパン）。これは、そのような分子の環ひずみが高く、他の化学種と反応してより安定な化合物を形成する傾向があるためです。すべての化合物は、そのエネルギー状態を下げる傾向があります。分子のエネルギー状態が低いほど、化合物はより安定します。高い環ひずみは分子のエネルギー状態を増加させるため、これらの三角形の化合物は、より低いエネルギー状態を達成するために非常に反応性が高く、安定する傾向があります.
分子の VSEPR 理論形状
分子の形状は、分子の化学的および物理的特性を決定する上で重要な役割を果たします。化学結合は、分子の形状、反応性、極性、色、磁気特性を決定します。
電子対反発は、VSEPR 理論 (価電子殻電子対反発理論) の理論的基礎を形成します。電子対の反発性は、次の順序で増加します:
ボンドペア(bp)-ボンドペア(bp) <ローンペア(lp)-ボンドペア(bp) <ローンペア(lp)-ローンペア(lp)
VSEPR 理論の仮定
- 中心原子の周りの価電子殻電子対 (結合または非結合) の数が分子の形状を決定します。
- 電子雲は負に帯電しており、同様に電荷が互いに反発するため、価電子殻の電子対は互いに反発します。
- 反発が大きいほど不安定になります。したがって、これらの電子対は、それらの間の距離を最大化し、それらの間の反発を最小限に抑えることができる空間内の位置を占める傾向があります.
- VSEPR 理論は価電子殻を扱い、価電子は互いに最大距離で価電子殻に局在する電子対と見なされます。価電子殻は球体と見なされます。
- 多重結合は単一の電子対であるかのように扱われ、多重結合の 2 つまたは 3 つの電子対は単一のスーパーペアとして扱われます。
- 分子は 2 つ以上の共鳴構造を持つ場合があります。その場合、VSEPR モデルはそのような構造に適用されます。
孤立電子対の存在は、結合電子対と比較して孤立電子対がより大きな反発を経験するため、理想的な形状からの分子の偏差をもたらします。より大きな反発力の背後にある理由は、孤立電子対が中心原子に局在しているためです.
分子の幾何学的形状は、VSEPR 理論の助けを借りて予測されます。この目的のために、分子は次の 2 つのカテゴリに分類されます。
- 中心原子に孤立電子対がない分子
- 中心原子に孤立電子対が 1 つ以上ある分子
ハイブリダイゼーションの性質および/または個別に研究する必要があることが多いその他の要因により、分子が獲得する可能性のあるさまざまな形状を深く掘り下げることができるようになりました.
線状分子
線形分子構造の例は CO2 で、炭素 (C) 原子が中央に存在し、2 つの酸素 (O) 原子が 1800 離れています。線状分子のハイブリダイゼーションは sp.
三角平面
三方晶の平面分子形状を持つ分子の例は BCl3 です。この分子では、ホウ素 (B) 原子が中心に存在し、3 つの塩素 (Cl) 原子が三角形の平面分子形状である正三角形の角に存在します。
理想的な三角形の平面形状は、3 つの配位子がすべて同一である分子で利用できます。このような分子の結合角は 1200 です。分子の理想的な形状のずれは、電気陰性度の違いとして異なる配位子が存在する場合に発生し、電子対相互作用が分子の形状に影響を与えます。 Trigonal Planar が持つハイブリダイゼーションは sp2 ハイブリダイゼーションです。
四面体
四面体分子構造の例は CH4 で、炭素 (C) 原子が中心に存在し、他のすべての水素原子は 109.50 の結合角で 3 次元配列に配置されます。四面体分子のハイブリダイゼーションは sp3 です。
三角両錐
三方両錐体構造を有する分子の例としては、中心にリン(P)原子が存在し、その周囲に5つの塩素(Cl)原子が存在し、そのうちの3原子が結合角1200を形成する平面に存在するPCl5が挙げられます。 2 つは、分子の反対側の端に 3 次元配置で配置されます。 Trigonal Bipyramidal が持つハイブリダイゼーションは sp3d です。
八面体
八面体分子構造を持つ分子の例は SF6 であり、硫黄 (S) 原子が中心に存在し、6 つのフッ素原子のすべてが結合角 900 の三次元構造で中心原子を囲んでいます。 ハイブリダイゼーション八面体が所有するのは sp3d2 です。
結論
化学の大部分は、分子の形状と幾何学の研究を扱っています。これは、最終的に分子のエネルギー状態を決定し、それらの反応性、極性などを定義するためです。化合物ですが、電子対反発の概念はまだ議論のポイントです。
分子の幾何学を説明し、正当化する VSEPR 理論を大きなセクションで説明しました。また、分子の三方平面形状についても説明しました。ここで、三方平面構造とは、正三角形の中心に原子が 1 つ存在し、頂点に 3 つの原子が存在する構造であることを理解しました。原子/分子が三角形の頂点を形成し、結合が側面を形成する三角形の分子は、これらの分子の結合角が約 600 であるため、非常に不安定です。このような小さな結合角は、歪みと結合の不安定性につながります。 、安定性が低いため、これらの分子はできるだけ早く反応して安定した化合物を形成する傾向があるため、簡単には見つかりません.
