VSEPR-teoria

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

VSEPR-teoria (engl. Valence shell electron pair repulsion) eli elektroniparien repulsioteoria on teoreettisen kemian malli, jota käytetään ennustamaan molekyylien kolmiulotteista muotoa. Se perustuu olettamukseen elektroniparien välisistä repulsiovoimista ja soveltuu erityisesti yksinkertaisten molekyylien muodon ennustamiseen.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 1940 Nevil Sidgwick ja Herbert Powell esittivät teorian, että molekyylien muoto riippuu molekyylien sitoutuneiden elektroniparien ja vapaiden elektroniparien määrästä. Ronald Gillespie ja Ronald Sydney Nyholm kehittivät teoriaa edelleen ja julkaisivat sen vuonna 1957.[1][2]

Periaatteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

VSEPR-teorian mukaan molekyylien kolmiulotteisen muodon määräävät molekyylin keskusatomin uloimmalla elektronikuorella, valenssikuorella, sijaitsevat elektroniparit. Teorian mukaan jokainen keskusatomin uloimman kuoren sitoutunut tai vapaa elektronipari on stereokemiallisesti merkittävä. VSEPR-teorian mukaan rakenne keskusatomin ympärillä on sellainen, että repulsiovoimat elektroniparien välillä ovat mahdollisimman pienet. Tämä tarkoittaa sitä, että substituentit keskusatomin ympärillä ovat mahdollisimman etäällä toisistaan. Suurimmat repulsiovoimat ovat vapaiden elektroniparien välillä, hieman pienemmät vapaan elektroniparin ja sitoutuneen elektroniparin ja pienimmät sitoutuneiden elektroniparien välillä. Teoria ei ota huomioon steerisiä tekijöitä eli atomien kokoa. VSEPR-teoriassa oletetaan myös, että uloimpien atomiorbitaalien eli s-, p- ja d-orbitaalien energiatilat ovat degeneroituneita eli niiden energioiden välillä ei ole eroja.[1][2][3][4]

VSEPR-teoria soveltuu parhaiten jaksollisen järjestelmän p-lohkoon kuuluvien alkuaineiden yhdisteiden kolmiulotteisen muodon ennustamiseen, mutta niissäkin on poikkeuksia, joissa rakenne poikkeaa VSEPR-teorian avulla ennustetusta. koska niissä on sellaisia vapaita elektronipareja, joilla ei ole vaikutusta molekyylien muotoon. Siirtymämetallien yhdisteiden muodon ennustamiseen VSEPR-teoria ei sovellu.[1][3][4]

Molekyylien perusmuodot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Molekyylien perusmuoto riippuu keskusatomien koordinaatioluvusta.Koordinaatiolukuun lasketaan sekä keskusatomiin liittyneet substituentit että vapaat elektroniparit. Perustyypit ovat lineaarinen, tasokolmio, tetraedrimäinen, trigonaalinen bipyramidi, oktaedrimäinen, pentagonaalinen bipyramidi ja neliömäinen antiprisma. Nämä ovat VSEPR-teorian mukaan molekyylien geometriat, jos keskusatomilla ei ole vapaita elektronipareja. Vapaat elektroniparit aiheuttavat muodon vääristymistä. Esimerkiksi metaanissa, ammoniakissa ja vedessä on koordinaatioluku kaikissa neljä. Metaani on tetraedrimäinen, ammoniakissa on yksi vapaa elektronipari typellä ja se on muodoltaan trigonaalinen pyramidi, vedessä hapella on kaksi vapaata elektroniparia ja molekyyli on taipunut ja muistuttaa V-kirjainta.[1][3][4]


Perusgeometria
Ei vapaita elektronipareja
1 vapaa elektronipari 2 vapaata elektroniparia 3 vapaata elektroniparia
2 AX2E0-2D.png
Lineaarinen (BeF2)
     
3 AX3E0-side-2D.png
Tasokolmio (BF3)
AX2E1-2D.png
Taipunut (CCl2)
   
4 AX4E0-2D.png
Tetraedrimäinen (CH4)
AX3E1-2D.png
Trigonaalinen pyramidi (NH3)
AX2E2-2D.png
Taipunut (H2O)
 
5 AX5E0-2D.png
Trigonaalinen bipyramidi (PCl5)
AX4E1-2D.png
Disfenoidi (SF4)
AX3E2-2D.png
T-mallinen (ClF3)
AX2E3-2D.png
Lineaarinen (I3-)
6 AX6E0-2D.png
Oktaedri (SF6)
AX5E1-2D.png
Neliöpohjainen pyramidi (BrF5)
AX4E2-2D.png
Tasoneliö (XeF4)
 
7 AX7E0-2D.png
Pentagonaalinen bipyramidi (IF7)
AX6E1-2D.png
Pentagonaalinen pyramidi (XeOF5-)
Tasomainen viisikulmio (XeF5-)
 
8
Neliömäinen antiprisma
(ZrF84-)

 
   

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe: Inorganic chemistry. Pearson Education, 2007. ISBN 9780131755536. (englanniksi)
  2. a b Anil Kumar De: A Text Book of Inorganic Chemistry, s. 118. New Age International, 2003. ISBN 978-81-224-1384-7. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 03.09.2012). (englanniksi)
  3. a b c Geoff Rayner-Canham & Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry, s. 54-58. 5th Edition. W. H. Freeman and Company, 2006. ISBN 978-1-4292-2434-5. (englanniksi)
  4. a b c Steven S. Zumdahl, Susan A. Zumdahl: Chemistry. 8. painos. Brooks Cole. ISBN 978-0-495-82992-8. (englanniksi)

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]