Valence Shelli elektronide paaride tõrjumisteooria (VSEPR) on molekulaarne mudel, et ennustada geomeetria aatomitest moodustavad a molekul kus molekuli vahel asuvad elektrostaatilised jõud valentselektronid on minimeeritud keskpunkti ümber aatom.
Teooriat nimetatakse pärast Gillespie – Nyholmi teooriat ka pärast seda, kui ta selle välja töötas. Gillespie sõnul Pauli tõrjutuse põhimõte on molekulaarse geomeetria määramisel olulisem kui elektrostaatilise tõrjumise mõju.
VSEPR teooria kohaselt on metaan (CH4) molekul on tetraeeder, kuna vesiniksidemed tõrjuvad üksteist ja jaotuvad ühtlaselt tsentraalse süsinikuaatomi ümber.
VSEPR-i kasutamine molekulide geomeetria ennustamiseks
Molekuli geomeetria ennustamiseks ei saa kasutada molekulaarstruktuuri, ehkki saate seda kasutada Lewise struktuur. See on VSEPR-i teooria alus. Valentselektronipaarid paigutuvad loomulikult nii, et nad asuvad üksteisest võimalikult kaugel. See minimeerib nende elektrostaatilist tõrjumist.
Võtame näiteks BeF2. Kui vaatate selle molekuli Lewise struktuuri, näete, et iga fluori aatom on ümbritsetud valentsiga elektronpaare, välja arvatud üks elektron, milles igal fluori aatomil on keskne berüllium aatom. Fluori valentselektronid tõmbuvad üksteisest võimalikult kaugele või 180 °, andes sellele ühendile lineaarse kuju.
Kui lisate BeF saamiseks veel ühe fluori aatomi3, siis on valentselektronipaaride vahemaa kõige kaugemal 120 °, mis moodustab tasapinnalise trigonaalse kuju.
Topelt- ja kolmiksidemed VSEPR-i teoorias
Molekulaargeomeetria määratakse elektronide võimalike asukohtade järgi valentsuskestas, mitte selle järgi, mitu mitu valentselektroni on kohal. Vaadake, kuidas mudel topeltsidemega molekuli toimib süsinikdioksiid, CO2. Kui süsinikul on neli paari siduvaid elektrone, leidub selles molekulis vaid kahes kohas elektrone (igas hapnikuga kaksiksidemes). Elektronide vaheline repulsioon on kõige vähem siis, kui kaksiksidemed asuvad süsinikuaatomi vastaskülgedel. See moodustab lineaarse molekuli, mille sidenurk on 180 °.
Teise näitena kaaluge karbonaatiooni, CO32-. Nagu süsinikdioksiidi puhul, on tsentraalse süsinikuaatomi ümber neli valentselektronide paari. Kaks paari on hapnikuaatomitega üksiksidemetes, kaks paari moodustavad hapnikuaatomiga kaksiksideme. See tähendab, et elektronidel on kolm asukohta. Elektronidevaheline repulsioon on viidud miinimumini, kui hapnikuaatomid moodustavad süsinikuaatomi ümber võrdkülgse kolmnurga. Seetõttu VSEPR teooria ennustab, et karbonaatioon saab trigoonse tasapinnalise kuju, millel on 120 ° nurk.
Erandid VSEPR-i teooriast
Valence Shelli elektronide paaride tõrke teooria ei ennusta alati molekulide õiget geomeetriat. Erandite näideteks on:
- siirdemetalli molekulid (nt CrO3 on trigonaalne bipüramiidne, TiCl4 on tetraedriline)
- paaritute elektronide molekulid (CH3 on pigem tasapinnaline kui trigonaalne püramiidne)
- mingi AX2E0 molekulid (nt CaF2 sideme nurk on 145 °)
- mingi AX2E2 molekulid (nt Li2O on pigem sirge kui painutatud)
- mingi AX6E1 molekulid (nt XeF6 on pigem oktaedraalne kui viisnurkne püramiidne)
- mingi AX8E1 molekulid
Allikas
R.J. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews vol. 252, lk. 1315-1327, "VSEPR mudeli viiskümmend aastat"