Co to jest liczba steryczna?

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


Liczba steryczna jest powiązana z modelem, który przewiduje kształt cząsteczek wieloatomowych lub jonów ; teoria odpychania par elektronów powłoki walencyjnej (VREPEV) . Model oparty jest na odpychaniu elektrostatycznym wokół atomu par elektronów walencyjnych. Podstawową hipotezą modelu jest to, że elektrony te odpychają się, więc są rozmieszczone przestrzennie w taki sposób, że odpychanie jest zminimalizowane iw ten sposób określana jest geometria cząsteczki. Liczba par elektronów walencyjnych wokół atomu, zarówno tych, które mają wspólne wiązanie, jak i tych, które go nie mają, nazywana jest liczbą steryczną.

Model atomowy TRePEV jest alternatywą dla teorii wiązań walencyjnych, która rozwiązuje ten problem poprzez określenie orbitali dostępnych energetycznie w celu utworzenia wiązań, a także dla teorii orbitali molekularnych, która bada tworzenie orbitali molekularnych w celu określenia, w jaki sposób łączą się atomy. . Model TRePEV jest ograniczony, ponieważ jest teorią jakościową, a nie ilościową, ograniczoną do uzyskiwania geometrii molekularnych. Z drugiej strony TRePEV nie opisuje poprawnie wielu struktur związków metali przejściowych, których wartościowość jest przypisywana oddziaływaniu elektronów d powłoki elektronowej z ligandami bardziej oddalonymi od zasięgu niezwiązanych par elektronów.

Obliczanie liczby sterycznej

Liczba steryczna jest obliczana jako suma par elektronów niezwiązanych z atomem centralnym plus liczba atomów związanych z atomem centralnym . Zobaczmy kilka przykładów:

  • W przypadku metanu (CH 4 ), atom węgla, który jest atomem centralnym, jest połączony z czterema atomami wodoru i nie ma pary elektronów, która nie jest związana; dlatego liczba steryczna wynosi 4. Układ geometryczny jest czworościenny, ponieważ istnieją cztery związane pary elektronów. Cztery atomy wodoru znajdują się w wierzchołkach czworościanu, a kąt wiązania wynosi 109,5º. Jest to cząsteczka typu AB 4 , gdzie centralnym atomem jest A, a litera B oznacza pozostałe atomy.
  • Amoniak (NH 3 ) również ma liczbę steryczną 4, wynikającą z połączenia atomu azotu, atomu centralnego, z trzema atomami wodoru, pozostawiając parę niezwiązanych elektronów. Ogólna nomenklatura to AB 3E, gdzie E oznacza samotną parę elektronów. W tym przypadku samotna para elektronów nie jest przyłączona do innego atomu, ale wpływa na geometrię z powodu generowanego przez nią odpychania elektrostatycznego. Podobnie jak w przypadku metanu, istnieją cztery obszary gęstości elektronowej, a zatem ogólna orientacja jest czworościenna. Ale do centralnego atomu przyłączone są tylko trzy atomy, więc geometria przypomina piramidę z trójkątną podstawą. Geometria cząsteczki jest określona przez wzajemne relacje atomów, chociaż pewną rolę odgrywają pojedyncze pary elektronów. Wpływ ten powoduje, że chociaż kąt wiązania HCH jest określony na 109,5º, to w przypadku amoniaku kąt wiązania HNH jest mniejszy.
  • Dwa inne typowe przypadki to cząsteczka wody i cząsteczka dwutlenku węgla. Centralnym atomem wody (H 2 O) jest tlen, do którego przyłączone są dwa atomy wodoru. Tlen również ma dwie samotne pary elektronów, więc liczba steryczna wody wynosi 4. W przypadku dwutlenku węgla (CO 2 ) istnieją dwie grupy wiązań podwójnych między węglem a tlenem, nie pozostawiając żadnych par elektronów. dlatego w liczbie sterycznej jest to 2.

Poniższa tabela przedstawia geometrię różnych typów cząsteczek, podczas gdy poniższy rysunek przedstawia rozkład elektronowy i rozkład geometryczny cząsteczek typu AB 2 E 2, takich jak woda , oraz cząsteczek typu AB 3 E 1 , takich jak amoniak.

Typ cząsteczki Kształt przykłady
AB 1 w _ cząsteczka dwuatomowa HF, O2
AB 2 E 0 Liniowy BeCl2 , HgCl2 , CO2 _
AB 2 E 1 Kątowy NR 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 Kątowy H2O , OF2 _
AB 2 E 3 Liniowy XeF 2 , I 3
AB 3 E 0 płaski trójkątny BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 trójkątna podstawa piramidy NH3 , PCl3 _
AB 3 E 2 w kształcie litery T ClF3 , BrF3 _
AB 4 E 0 czworościenny CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-, ClO4
AB 4 E 1 Biegun sf4 _
AB 4 E 2 płaski kwadrat XeF 4
AB 5 E 0 trójkątna podstawa bipiramidalna PCI5 _
AB 5 E 1 piramida o podstawie kwadratowej ClF5 , BrF5 _
AB 5 E 2 płaski pięciokąt XeF 5
AB 6 E 0 ośmiościenny SF6 _
AB 6 E 1 piramida o podstawie pięciokątnej XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 E 0 Pięciokątna podstawa bipiramidalna JEŚLI 7
Rozkład elektronów, w tym samotne pary elektronów na żółto (po lewej) i geometria, z wyłączeniem samotnych par (po prawej), cząsteczek podobnych do AB2E2, takich jak woda (rysunki na górze) i cząsteczek podobnych do AB3E1, takich jak woda, amoniak (rysunki na dole).
Rozkład elektronów, w tym samotne pary elektronów na żółto (po lewej) i geometria, z wyłączeniem samotnych par (po prawej), cząsteczek podobnych do AB2E2, takich jak woda (rysunki na górze) i cząsteczek podobnych do AB3E1, takich jak woda, amoniak (rysunki na dole).

Fontanna

Stefana Stokera. Chemia ogólna, organiczna i biologiczna. Nauka Cengage, 2009.

https://westendchronicle.com/en/texts/9002-jak-obliczyć-liczbę-steryczną

-Reklama-

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

Artículos relacionados