số không gian là gì?

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


Số không gian được liên kết với một mô hình dự đoán hình dạng của các phân tử hoặc ion đa nguyên tử ; lý thuyết về lực đẩy cặp electron lớp vỏ hóa trị (VREPEV) . Mô hình dựa trên lực đẩy tĩnh điện xung quanh nguyên tử của các cặp electron hóa trị. Giả thuyết cơ bản của mô hình là các electron này đẩy nhau, vì vậy chúng được sắp xếp trong không gian sao cho lực đẩy được giảm thiểu và theo cách này hình dạng của phân tử được xác định. Số cặp electron hóa trị xung quanh nguyên tử, cả những cặp có chung liên kết và những cặp không có liên kết, được gọi là số steric.

Mô hình nguyên tử TRePEV là một giải pháp thay thế cho lý thuyết liên kết hóa trị, giải quyết vấn đề bằng cách xác định các quỹ đạo có thể tiếp cận bằng năng lượng để hình thành liên kết, cũng như lý thuyết quỹ đạo phân tử, nghiên cứu sự hình thành các quỹ đạo phân tử để xác định cách các nguyên tử kết hợp với nhau. . Mô hình TRePEV bị hạn chế, vì nó là một lý thuyết định tính, không phải định lượng, chỉ giới hạn trong việc thu được hình học phân tử. Mặt khác, TRePEV không mô tả chính xác nhiều cấu trúc của các hợp chất kim loại chuyển tiếp, mà hóa trị của chúng là do sự tương tác của các electron d của lớp vỏ electron với các phối tử ở xa hơn phạm vi của các cặp electron không liên kết.

Tính toán số không gian

Số steric được tính bằng tổng của các cặp electron không liên kết với nguyên tử trung tâm, cộng với số nguyên tử liên kết với nguyên tử trung tâm . Hãy xem một số ví dụ:

  • Trong trường hợp của metan (CH 4 ), nguyên tử cacbon, là nguyên tử trung tâm, được liên kết với bốn nguyên tử hydro và không có cặp electron nào không liên kết; do đó, số steric là 4. Sự sắp xếp hình học là tứ diện, vì có bốn cặp electron liên kết. Bốn nguyên tử hydro được định vị ở các đỉnh của một tứ diện và góc liên kết là 109,5º. Nó là một phân tử thuộc loại AB 4 , trong đó nguyên tử trung tâm là A và chữ B đại diện cho các nguyên tử khác.
  • Amoniac (NH 3 ) cũng có số steric là 4, được tạo ra từ liên kết của nguyên tử nitơ, nguyên tử trung tâm, với ba nguyên tử hydro, để lại một cặp electron không liên kết. Danh pháp chung là AB 3E, trong đó E đại diện cho cặp electron đơn độc. Trong trường hợp này, cặp electron đơn độc không được gắn vào một nguyên tử khác, nhưng ảnh hưởng đến hình học do lực đẩy tĩnh điện mà nó tạo ra. Như trong trường hợp mêtan, có bốn vùng mật độ electron, và do đó định hướng chung là tứ diện. Nhưng chỉ có ba nguyên tử được gắn vào nguyên tử trung tâm, vì vậy hình học là một kim tự tháp có đáy là hình tam giác. Hình dạng của phân tử được xác định bởi mối quan hệ của các nguyên tử, mặc dù các cặp electron độc thân đóng một vai trò. Ảnh hưởng này xác định rằng, mặc dù góc liên kết HCH được xác định ở 109,5º, nhưng trong trường hợp amoniac, góc liên kết HNH nhỏ hơn.
  • Hai trường hợp điển hình khác là phân tử nước và phân tử khí cacbonic. Nước (H 2 O) có oxy là nguyên tử trung tâm mà hai nguyên tử hydro được gắn vào. Oxy cũng có hai cặp electron độc thân, vì vậy số steric của nước là 4. Trong trường hợp carbon dioxide (CO 2 ) , giữa carbon và oxy có hai nhóm liên kết đôi, không để lại cặp electron nào. do đó, trong số steric nó là 2.

Bảng sau đây cho thấy dạng hình học của các loại phân tử khác nhau, trong khi hình dưới đây cho thấy sự phân bố điện tử và phân bố hình học của các phân tử loại AB 2 E 2 như nước các phân tử loại AB 3 E 1 như amoniac.

loại phân tử Hình dạng ví dụ
AB 1 Trong _ phân tử hai nguyên tử HF, O2
AB 2 E 0 tuyến tính BeCl2 , HgCl2 , CO2 _
AB 2 E 1 góc cạnh SỐ 2 , SO 2 , O 3
AB 2 E 2 góc cạnh H2O , OF2 _
AB 2 E 3 tuyến tính XeF 2 , tôi 3
AB 3 E 0 tam giác phẳng BF 3 , CO 3 2- , NO 3 , SO 3
AB 3 E 1 kim tự tháp đáy tam giác NH3 , PCl3 _
AB 3 E 2 hình chữ T ClF3 , BrF3 _
AB 4 E 0 tứ diện CH 4 , PO 4 3- , SO 4 2-, ClO4
AB 4 E 1 rocker sf4 _
AB 4 E 2 vuông phẳng XeF4 _
AB 5 E 0 đáy hình tam giác PCI5 _
AB 5 E 1 kim tự tháp đáy vuông ClF5 , BrF5 _
AB 5 E 2 ngũ giác phẳng XeF 5
AB 6 E 0 bát diện SF6 _
AB 6 E 1 kim tự tháp đáy ngũ giác XeOF 5 , IOF 5 2-
AB 7 E 0 Cơ sở ngũ giác lưỡng cực NẾU 7
Phân bố electron, bao gồm các cặp electron đơn độc màu vàng (trái) và dạng hình học, không bao gồm các cặp đơn độc (phải), của các phân tử giống AB2E2 như nước (hình trên) và của các phân tử giống AB3E1 như nước amoniac (hình dưới).
Phân bố electron, bao gồm các cặp electron đơn độc màu vàng (trái) và dạng hình học, không bao gồm các cặp đơn độc (phải), của các phân tử giống AB2E2 như nước (hình trên) và của các phân tử giống AB3E1 như nước amoniac (hình dưới).

Đài phun nước

Stephen Stoker. Hóa học đại cương, hữu cơ và sinh học. Học Cengage, 2009.

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

-Quảng cáo-

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

Artículos relacionados