Mi a sztérikus szám?

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

A sztérikus szám egy olyan modellhez kapcsolódik, amely megjósolja a többatomos molekulák vagy ionok alakját ; a vegyértékhéj-elektronpár taszítás (VREPEV) elmélete . A modell a vegyértékelektronpárok atomja körüli elektrosztatikus taszításon alapul. A modell alaphipotézise, ​​hogy ezek az elektronok taszítják egymást, tehát térben úgy vannak elrendezve, hogy a taszítás minimális legyen, és így a molekula geometriája is meghatározható. Az atom körüli vegyértékelektronpárok számát, mind azokat, amelyekben osztoznak a kötés, és azokat, amelyek nem, sztérikus számnak nevezzük.

A TRePEV atommodell alternatívája a vegyértékkötés-elméletnek, amely energetikailag hozzáférhető pályák meghatározásával foglalkozik a kötések kialakításához, valamint a molekulapálya-elméletnek, amely a molekuláris pályák kialakulását vizsgálja annak meghatározására, hogy az atomok hogyan kombinálódnak. Többatomos molekulákat vagy ionokat képezve . A TRePEV modell korlátozott, mivel nem kvantitatív, hanem kvalitatív elmélet, amely a molekuláris geometriák meghatározására korlátozódik. Másrészt, a TRePEV nem írja le helyesen az átmenetifém-vegyületek sok szerkezetét, amelyek vegyértéke az elektronhéj d elektronjainak kölcsönhatásának tulajdonítható a kötetlen elektronpárok tartományától távolabb eső ligandumokkal.

A sztérikus szám kiszámítása

A sztérikus számot a központi atomhoz nem kötődő elektronpárok és a központi atomhoz kötődő atomok számának összegeként számítjuk ki . Lássunk néhány példát:

  • A metán (CH 4 ) esetében a szénatom, amely a központi atom, négy hidrogénatomhoz kapcsolódik, és nincs olyan elektronpár, amely ne lenne összekapcsolva; ezért a térszám 4. A geometriai elrendezés tetraéderes, mivel négy kötött elektronpár van. A négy hidrogénatom egy tetraéder csúcsaiban helyezkedik el, és a kötési szög 109,5°. Ez egy AB 4 típusú molekula , ahol a központi atom A, a B betű pedig a többi atomot jelöli.
  • Az ammónia (NH 3 ) térszáma is 4, ami a nitrogénatom, a központi atom három hidrogénatommal való kötéséből adódik, így egy pár kötetlen elektron marad. Az általános nómenklatúra AB 3E, ahol E a magányos elektronpárt jelenti. Ebben az esetben a magányos elektronpár nem kapcsolódik egy másik atomhoz, hanem az általa generált elektrosztatikus taszítás miatt befolyásolja a geometriát. Akárcsak a metán esetében, az elektronsűrűségnek négy tartománya van, ezért az általános orientáció tetraéderes. De a központi atomhoz csak három atom kapcsolódik, így a geometria egy háromszög alappal rendelkező piramisé. A molekula geometriáját az atomok kapcsolata határozza meg, bár a magányos elektronpárok is szerepet játszanak. Ez a hatás határozza meg, hogy bár a HCH kötési szög 109,5°-on van meghatározva, az ammónia esetében a HNH kötési szög kisebb.
  • Két másik jellemző eset a vízmolekula és a szén-dioxid molekula. A víz (H 2 O) központi atomja az oxigén, amelyhez két hidrogénatom kapcsolódik. Az oxigénnek két magányos elektronpárja is van, így a víz térszáma 4. A szén-dioxid (CO 2 ) esetében a szén és az oxigén között két kettős kötéscsoport van, amelyek nem hagynak maguk után elektronpárt.szabad elektronok; ezért a sztérikus számban 2.

A következő táblázat a különböző típusú molekulák geometriáját mutatja, míg a következő ábra az AB 2 E 2 típusú molekulák, mint például a víz és az AB 3 E 1 típusú molekulák , például az ammónia elektronikus eloszlását és geometriai eloszlását mutatja be .

Molekula típusa Alak példák
AB 1 In _ kétatomos molekula HF, O2
AB 2 E 0 Lineáris BeCl2 , HgCl2 , CO2_ _
AB 2 E 1 Szögletes NO 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 Szögletes H2O , OF2_ _
AB 2 E 3 Lineáris XeF 2 , I 3
AB 3 E 0 lapos háromszög alakú BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 háromszög alappiramis NH3 , PCl3_ _
AB 3 E 2 T alakú ClF3 , BrF3_ _
AB 4 E 0 tetraéderes CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-,ClO 4
AB 4 E 1 Rocker sf4_ _
AB 4 E 2 lapos négyzet XeF 4
AB 5 E 0 háromszög alap bipiramis PCI 5
AB 5 E 1 négyzet alakú alappiramis ClF5 , BrF5_ _
AB 5 E 2 lapos ötszögletű XeF 5
AB 6 E 0 oktaéderes SF6_ _
AB 6 E 1 ötszögletű alappiramis XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 E 0 Ötszögletű alap bipiramis HA 7
Elektroneloszlás, beleértve a magányos elektronpárokat sárga színben (balra) és geometriát, kivéve a magányos párokat (jobbra), az AB2E2-szerű molekulákat, például a vizet (felső ábrák), és az AB3E1-szerű molekulákat, például a vizet, ammóniát (alsó ábrák).
Elektroneloszlás, beleértve a magányos elektronpárokat sárga színben (balra) és geometriát, kivéve a magányos párokat (jobbra), az AB2E2-szerű molekulákat, például a vizet (felső ábrák), és az AB3E1-szerű molekulákat, például a vizet, ammóniát (alsó ábrák).

Szökőkút

Stephen Stoker. Általános, szerves és biológiai kémia. Cengage Learning, 2009.

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

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

Artículos relacionados