Ποιος είναι ο στερικός αριθμός;

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Ο στερικός αριθμός σχετίζεται με ένα μοντέλο που προβλέπει το σχήμα των πολυατομικών μορίων ή ιόντων . η θεωρία της απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων φλοιού σθένους (VREPEV) . Το μοντέλο βασίζεται στην ηλεκτροστατική απώθηση γύρω από το άτομο των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους. Η βασική υπόθεση του μοντέλου είναι ότι αυτά τα ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο, άρα είναι διατεταγμένα χωρικά με τέτοιο τρόπο ώστε να ελαχιστοποιείται η απώθηση και με αυτόν τον τρόπο ορίζεται η γεωμετρία του μορίου. Ο αριθμός των ζευγών ηλεκτρονίων σθένους γύρω από το άτομο, τόσο αυτών που μοιράζονται έναν δεσμό όσο και αυτών που δεν έχουν, ονομάζεται στερικός αριθμός.

Το ατομικό μοντέλο TRePEV είναι μια εναλλακτική στη θεωρία των δεσμών σθένους, η οποία αντιμετωπίζει το ζήτημα προσδιορίζοντας ενεργειακά προσβάσιμα τροχιακά για να σχηματίσουν δεσμούς, καθώς και στη θεωρία μοριακών τροχιακών, η οποία μελετά τον σχηματισμό μοριακών τροχιακών για να προσδιορίσει πώς συνδυάζονται τα άτομα σχηματίζοντας πολυατομικά μόρια ή ιόντα . Το μοντέλο TRePEV είναι περιορισμένο, καθώς είναι μια ποιοτική θεωρία, όχι ποσοτική, που περιορίζεται στην απόκτηση μοριακών γεωμετριών. Από την άλλη πλευρά, το TRePEV δεν περιγράφει σωστά πολλές δομές ενώσεων μετάλλων μετάπτωσης, των οποίων το σθένος αποδίδεται στην αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων d του ηλεκτρονιακού κελύφους με συνδέτες που είναι πιο απομακρυσμένοι από το εύρος των μη δεσμευμένων ζευγών ηλεκτρονίων.

Υπολογισμός του στερικού αριθμού

Ο στερικός αριθμός υπολογίζεται ως το άθροισμα των ζευγών ηλεκτρονίων που δεν είναι συνδεδεμένα με το κεντρικό άτομο, συν τον αριθμό των ατόμων που είναι συνδεδεμένα με το κεντρικό άτομο . Ας δούμε μερικά παραδείγματα:

  • Στην περίπτωση του μεθανίου (CH 4 ), το άτομο άνθρακα, που είναι το κεντρικό άτομο, συνδέεται με τέσσερα άτομα υδρογόνου και δεν υπάρχει ζεύγος ηλεκτρονίων που να μην είναι συνδεδεμένο. Επομένως, ο στερικός αριθμός είναι 4. Η γεωμετρική διάταξη είναι τετραεδρική, αφού υπάρχουν τέσσερα συνδεδεμένα ζεύγη ηλεκτρονίων. Τα τέσσερα άτομα υδρογόνου είναι τοποθετημένα στις κορυφές ενός τετραέδρου και η γωνία του δεσμού είναι 109,5º. Είναι ένα μόριο του τύπου AB 4 , όπου το κεντρικό άτομο είναι το Α και το γράμμα Β αντιπροσωπεύει τα άλλα άτομα.
  • Η αμμωνία (NH 3 ) έχει επίσης στερικό αριθμό 4, που προκύπτει από τη σύνδεση του ατόμου αζώτου, του κεντρικού ατόμου, με τρία άτομα υδρογόνου, αφήνοντας ένα ζεύγος αδέσμευτων ηλεκτρονίων. Η γενική ονοματολογία είναι AB 3Ε, όπου το Ε αντιπροσωπεύει το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων. Σε αυτή την περίπτωση, το μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων δεν συνδέεται με άλλο άτομο, αλλά επηρεάζει τη γεωμετρία λόγω της ηλεκτροστατικής απώθησης που δημιουργεί. Όπως και στην περίπτωση του μεθανίου, υπάρχουν τέσσερις περιοχές πυκνότητας ηλεκτρονίων και επομένως ο γενικός προσανατολισμός είναι τετραεδρικός. Αλλά υπάρχουν μόνο τρία άτομα συνδεδεμένα με το κεντρικό άτομο, επομένως η γεωμετρία είναι αυτή μιας πυραμίδας με τριγωνική βάση. Η γεωμετρία του μορίου καθορίζεται από τη σχέση των ατόμων, αν και τα μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων παίζουν ρόλο. Αυτή η επίδραση καθορίζει ότι, αν και η γωνία δεσμού HCH προσδιορίζεται σε 109,5º, στην περίπτωση της αμμωνίας η γωνία δεσμού HNH είναι μικρότερη.
  • Δύο άλλες χαρακτηριστικές περιπτώσεις είναι το μόριο του νερού και το μόριο του διοξειδίου του άνθρακα. Το νερό (H 2 O) έχει το οξυγόνο ως κεντρικό του άτομο στο οποίο συνδέονται δύο άτομα υδρογόνου. Το οξυγόνο έχει επίσης δύο μόνα ζεύγη ηλεκτρονίων, επομένως ο στερικός αριθμός του νερού είναι 4. Στην περίπτωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) υπάρχουν δύο ομάδες διπλών δεσμών μεταξύ άνθρακα και οξυγόνου, χωρίς να αφήνουν ζεύγη ηλεκτρονίων. Επομένως, σε στερεικό αριθμό είναι 2.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τη γεωμετρία διαφορετικών τύπων μορίων, ενώ το παρακάτω σχήμα δείχνει την ηλεκτρονική κατανομή και τη γεωμετρική κατανομή των μορίων τύπου AB 2 E 2 όπως το νερό και των μορίων τύπου AB 3 E 1 όπως η αμμωνία.

Τύπος μορίου Σχήμα παραδείγματα
AB 1 σε _ διατομικό μόριο HF, Ο2
AB 2 E 0 Γραμμικός BeCl2 , HgCl2 , CO2 _
AB 2 E 1 Γωνιώδης Νο 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 Γωνιώδης H2O , OF2 _
AB 2 E 3 Γραμμικός XeF 2 , I 3
AB 3 E 0 επίπεδο τριγωνικό BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 πυραμίδα τριγωνικής βάσης NH3 , PCl3 _
ΑΒ 3 Ε 2 σε σχήμα Τ ClF3 , BrF3 _
AB 4 E 0 τετράεδρος CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-,ClO 4
ΑΒ 4 Ε 1 Κουνιστή πολυθρόνα sf4 _
ΑΒ 4 Ε 2 επίπεδη πλατεία XeF 4
AB 5 E 0 τριγωνική βάση διπυραμιδική PCI 5
AB 5 E 1 πυραμίδα τετράγωνης βάσης ClF5 , BrF5 _
AB 5 E 2 επίπεδο πενταγωνικό XeF 5
AB 6 E 0 οκτάεδρος SF6 _
AB 6 E 1 πυραμίδα πενταγωνικής βάσης XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 E 0 Πεντάγωνη βάση διπυραμιδική ΑΝ 7
Κατανομή ηλεκτρονίων, συμπεριλαμβανομένων μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων σε κίτρινο (αριστερά) και γεωμετρίας, εξαιρουμένων των μεμονωμένων ζευγών (δεξιά), μορίων που μοιάζουν με AB2E2 όπως το νερό (επάνω σχήματα) και μορίων που μοιάζουν με AB3E1 όπως το νερό. αμμωνία (κάτω σχήματα).
Κατανομή ηλεκτρονίων, συμπεριλαμβανομένων μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων σε κίτρινο (αριστερά) και γεωμετρίας, εξαιρουμένων των μεμονωμένων ζευγών (δεξιά), μορίων που μοιάζουν με AB2E2 όπως το νερό (επάνω σχήματα) και μορίων που μοιάζουν με AB3E1 όπως το νερό. αμμωνία (κάτω σχήματα).

Κρήνη

Στίβεν Στόκερ. Γενική, Οργανική και Βιολογική Χημεία. Cengage Learning, 2009.

https://westendchronicle.com/en/texts/9002-how-to-calculate-a-steric-number

-Διαφήμιση-

mm
Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

Artículos relacionados