1939 年、日本の土田龍太郎は、分子の幾何学と価電子対 (対または非対) の数の関係のアイデアを提案しました。 1940年、ネビル・シジウィックはベーカリアン講義でそれを発表しました.この概念は、Ronald Gillespie と Ronald Sydney Nyholm によって、より詳細な理論で洗練されました。電子対から、分子を取り囲む分子の形状を予測するために、この VSEPR 理論が使用されます。この理論は、分子が原子価殻で形成され、原子の電子反発が最小化されると仮定しています。 VSEPR理論では、単結合基は二重結合または三重結合を結合します。それでは、VSEPR 理論の仮定、VSEPR 理論、および VSEPR 理論の要点について、さらに理解していきましょう。
VSEPR 理論
価電子殻電子対反発理論は、VSEPR 理論としても知られています。すべての原子の価電子対の間に常に反発があると予測されています。原子内の反発を最小限に抑えるために、電子対はこのように配置されます。この原子の配置によって、結果として得られる分子の形状が決まります。それはその安定性を高め、分子のエネルギーを減少させ、分子エネルギーが決定されます。
これは、その 2 人の主な創始者であるロナルド・ナイホルムとロナルド・ガレスピーにちなんで、ガレスピー・ナイホルム理論としても知られています。
VSEPR 理論の仮定
VSEPR 理論の仮定は次のとおりです。
- 1 つの分子に属する原子は、多原子分子 (3 つ以上の原子で構成される分子) の中心原子に結合します
- 分子の形は、価電子殻の電子対の総数によって決まります
- 価電子殻電子対反発理論は、分子の各共鳴構造に適用できます
- 原子価殻がスペアとして考えられるように、電子対はそれらの間の距離が最大になるように表面に局在化する必要があります
- 2 つの結合ペアでは反発力が最も弱く、2 つの孤立ペアでは最も強い
- 中央の原子では、電子対が互いに接近しています
- 互いに反発し始め、分子のエネルギーが増加します
- 電子対が互いに離れていると、電子対間の反発が少なくなり、分子のエネルギーが減少します
- 分子の形を歪めるには、中心原子が結合電子対と孤立電子対に囲まれている必要があります
- 電子の結合対が中心原子を取り囲む必要がある場合、分子の非対称形状が予想されます
- 電子間の反発を最小限に抑え、それらの間の距離を最大化するために、電子対はその方向に向く傾向があります
VSEPR 理論の限界
価電子殻電子対反発理論にはいくつかの制限があります。
- 等電子種 (同じ数の電子を持つ) は、VSEPR 理論ではこれを説明できません。電子の数は同じですが、スパイスの形は異なります
- ハロゲン化物グループ 2 元素の実際の構造は曲がっています
- しかし、原子価殻電子対反発理論は、ハロゲン化物グループ 2 要素の形状が線形構造であることを予測します
- 価電子殻電子対反発理論のもう 1 つの制限は、遷移金属の化合物に関する説明がないことです
- この理論では構造が適切に記述されていません
予測される分子の形状
分子の形状を決定するには、これらの手順に従う必要があります
- 電気陰性度が最も低い原子を中心原子と見なす必要があります (他の分子に属する他の原子と電子を共有するには、この原子が最も高い能力を持っています)
- 中心原子の最外殻に属する電子の総数を数えなければなりません
- 中心原子との結合を使用し、他の原子に属する電子の総数をカウントする必要があります
中心原子と配置に結合した 3 つの分子を見つける
- 価電子殻電子対数または VSEPR 数を取得するには、これら 2 つの値を加算する必要があります
価殻電子対反発数とは?
分子の形状は VSEPR 番号で表されます
分子内の原子間の正確な結合角を得るには、VSEPR 理論を使用できます。
分子の線形形状
BeH2 のように孤立電子対を持たない化合物がある場合、水素同士ができるだけ反発し合って直線になるため、線状化合物が形成されます。
BeF2 のように、フッ素には孤立電子対があり、正確にはそれぞれ 6 個の電子です。この化合物は、同数の非共有電子対が互いに反発し合い、分子が 180 度で静止しているときに、それらが互いに最も離れているため、依然として線形です。
VSEPR 理論は、存在する他のすべての価電子を無視して、中心原子の周りの電子対の数のみに注目することで、ほとんどの多原子分子とイオン（正と負）の形状を予測するのに役立ちます。
分子の三角形の平面形状。電子間の反発を最小限にできるように配置しました。
分子の四面体形状
原子は、2 次元分子で同じ平面にあります。次に、正方形の平面ジオメトリを取得します。
この条件を三次元分子で考えると四面体分子になります。
分子の三角両錐形
分子の赤道に沿って、3 つの位置が三方両錐体にあります。赤道面に垂直な軸の 2 つの位置は、三角錐体にあります。
結論
VSEPR 理論は、分子の中心原子の周りの電子対の配置を予測するために使用されます。 2つ以上の他の原子に結合しているアナトムは中心原子として知られており、他の1つの原子だけに結合している原子は末端原子として知られています. VSEPR 理論では、電子対は、結合対または孤立電子対にあるかどうかに関係なく、互いに反発します。反発を最小限に抑えるために、電子対は互いにできるだけ遠くまで広がります。価電子殻電子対反発は、中心原子が金属でない限り、中心原子を持つすべての化合物の形状を予測できます。
