מודל VSEPR

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

מודל VSEPR (ראשי תיבות באנגלית: Valence shell electron pair repulsionמודל הדחייה בין זוגות האלקטרונים ברמות הערכיות) היא תאוריה המנבאת את הצורה הגאומטרית של המולקולות. תאוריה זו מתחשבת בעובדה שזוג אלקטרונים בלתי קושרים (שלא משמשים ליצירת קשר קוולנטי על ידי שיתוף אלקטרונים בין האטומים) דוחים זה את זה. המודל נקרא לעתים מודל גילספי-נייהולם, על שם שני ההוגים העיקריים שלו.

תאוריה זו מסבירה בין היתר את צורתה הלינארית של המולקולה CO2 לעומת מולקולת H2O המכופפת (וזו הסיבה שהיא קוטבית ופחמן דו-חמצני אינו פולרי) מכיוון שלמים יש שני זוגות אלקטרונים שלא משתתפים ביצירת הקשר והם דוחים זה את זה ואת האלקטרונים הקושרים, ואילו בפחמן דו-חמצני אין אלקטרונים לא קושרים.

את מודל VSEPR מקובל להשוות עם תאוריית הקשר הערכי (Valence bound theory), אשר מתארת את צורת המולקולה על פי אורביטלים אשר זמינים אנרגטית לקשר, ובה מסווגים הקשרים לקשרי סיגמא ופאי. תאוריית האורביטלים המולקולריים היא מודל נוסף המסביר כיצד אטומים ואלקטרונים מרכיבים מולקולה.

ההנחה כי יש קשר בין הגאומטריה המולקולרית לבין מספר אלקטרוני הערכיות הוצגה עוד ב-1940 בהרצאת בייקר שנשאו נוויל סידג'ויק והרברט פאוול מאוניברסיטת אוקספורד. ב-1957 רונלד גילספי ורונלד סידני נייהולם מהקולג' האוניברסיטאי של לונדון ניסחו זאת לכדי תאוריה מפורטת המאפשרת לבחור מבין מספר גאומטריות חלופיות.

שיטת AXE[עריכת קוד מקור | עריכה]

"שיטת AXE" של ספירת אלקטרונים היא נוסחה כללית המשמשת לעתים קרובות בעת שימוש בתאוריית VSEPR. ה-A מייצג את האטום המרכזי והמספר המצוין תחתיו הוא תמיד אחד. ה-X מייצג את המספר של קשרי סיגמא בין האטומים המרכזיים לאטומים הקשורים אליהם. קשרים קוולנטים מרובים (כפולים, משולשים) נספרים כ X יחיד' (כיוון שבכל קשר קוולנטי הקשר הראשון הוא קשר סיגמא והקשרים הנוספים במידה וקיימים יהיו קשרי פאי). ה-E מייצג את מספר זוגות האלקטרונים הלא קושרים סביב האטום המרכזי. הסכום של X וE, ידוע כמספר סטרי (steric number), קשור גם במספר הכולל של האורביטלים המוכלאים המשמש את תאוריית הקשר הערכי (VB).

בהסתמך על המספר הסטרי והחלוקה של X's וE's, מודל VSEPR מנבא את צורת המולקולה כמובע בטבלאות הבאות. הגאומטריות נקראות על פי מיקומי האטומים בלבד, ולא על פי סידור האלקטרונים. למשל התיאור של AX2E1 כזוויתית מציין כי AX2 היא מולקולה זוויתית ללא התייחסות לזוג הלא קושר, על אף שהזוג הלא קושר מסייע בקביעת הגאומטריה של המולקולה.

מספר
סטרי
גאומטריה בסיסית
0 זוגות לא קושרים
1 זוג לא קושר 2 זוגות לא קושרים 3 זוגות לא קושרים
2 AX2E0-2D.png
קווית
     
3 AX3E0-side-2D.png
מישורית משולשת
AX2E1-2D.png
זוויתית
   
4 AX4E0-2D.png
טטראהדרית
AX3E1-2D.png
פירמידה משולשת
AX2E2-2D.png
זוויתית
 
5 AX5E0-2D.png
דו-פירמידה משולשת
AX4E1-2D.png
נדנדה (Seesaw)
AX3E2-2D.png
צורת T
AX2E3-2D.png
קווית
6 AX6E0-2D.png
אוקטאהדרית
AX5E1-2D.png
פירמידה מרובעת
AX4E2-2D.png
מישורית ריבועית
 
7 AX7E0-2D.png
דו-פירמידה מחומשת
AX6E1-2D.png
פירמידה מחומשת
   
8
Square antiprismatic

   
סוג מולקולה צורה סידור אלקטרונים גאומטריה דוגמאות
AX1En דו אטומי AX1E0-3D-balls.png AX1E0-3D-balls.png HF, O2
AX2E0 קווית AX2E0-3D-balls.png Linear-3D-balls.png BeCl2, HgCl2, CO2
AX2E1 זוויתית AX2E1-3D-balls.png Bent-3D-balls.png NO2, SO2, O3
AX2E2 זוויתית AX2E2-3D-balls.png Bent-3D-balls.png H2O, OF2
AX2E3 קווית AX2E3-3D-balls.png Linear-3D-balls.png XeF2, I3
AX3E0 מישורית משולשת AX3E0-3D-balls.png Trigonal-3D-balls.png BF3, CO32−, NO3, SO3
AX3E1 פירמידה משולשת AX3E1-3D-balls.png Pyramidal-3D-balls.png NH3, PCl3
AX3E2 צורת T AX3E2-3D-balls.png T-shaped-3D-balls.png ClF3, BrF3
AX4E0 טטראהדרית AX4E0-3D-balls.png Tetrahedral-3D-balls.png CH4, PO43−, SO42−, ClO4
AX4E1 נדנדה (Seesaw) AX4E1-3D-balls.png Seesaw-3D-balls.png SF4
AX4E2 מישורית ריבועית AX4E2-3D-balls.png Square-planar-3D-balls.png XeF4
AX5E0 דו-פירמידה משולשת Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png PCl5
AX5E1 פירמידה מרובעת AX5E1-3D-balls.png Square-pyramidal-3D-balls.png ClF5, BrF5
AX6E0 אוקטאהדרית AX6E0-3D-balls.png Octahedral-3D-balls.png SF6
AX6E1 פירמידה מחומשת AX6E1-3D-balls.png Pentagonal-pyramidal-3D-balls.png XeOF5, IOF52−[1]
AX7E0 דו-פירמידה מחומשת AX7E0-3D-balls.png Pentagonal-bipyramidal-3D-balls.png IF7
AX8E0 Square antiprismatic XeF 2−8
† סידור האלקטרונים כולל זוגות לא קושרים, אשר מסומנים בצהוב
‡ גאומטריה נצפית (ללא זוגות לא קושרים)

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Baran, E. (2000). "Mean amplitudes of vibration of the pentagonal pyramidal XeOF5 and IOF52− anions". Journal of Fluorine Chemistry 101: 61–63. doi:10.1016/S0022-1139(99)00194-3.  עריכה