حل سؤال شکل هندسی مولکول؛ تشخیص دام جفت‌الکترون‌ها
حل سؤال شکل هندسی مولکول با رسم ساختار لوویس، شمارش نواحی الکترونی اطراف اتم مرکزی و جداکردن جفت‌های ناپیوندی از پیوندی انجام می‌شود؛ جفت ناپیوندی شکل مولکولی را تغییر می‌دهد، اما در شمارش هندسه الکترونی نیز باید لحاظ شود.
حل سؤال شکل هندسی مولکول؛ از کجا شروع کنیم؟
برای تعیین شکل مولکول ابتدا اتم مرکزی و الکترون‌های ظرفیتی را مشخص کنید، سپس ساختار لوویس را کامل کنید. تعداد نواحی الکترونی اطراف اتم مرکزی، هندسه الکترونی را می‌سازد؛ اما نام شکل مولکولی فقط از جایگاه اتم‌ها به دست می‌آید. بنابراین در مولکولی با چهار ناحیه الکترونی، دو پیوند و دو جفت ناپیوندی، هندسه الکترونی چهاروجهی است ولی شکل مولکولی خمیده محسوب می‌شود.
روش گام‌به‌گام
- ساختار لوویس را رسم و تعداد الکترون‌های ظرفیتی را کنترل کنید؛ مجموع الکترون‌های رسم‌شده باید با بار گونه سازگار باشد.
- اتم مرکزی را پیدا کنید و هر پیوند یگانه، دوگانه یا سه‌گانه را فقط یک ناحیه الکترونی حساب کنید؛ چندپیوندی بودن تعداد نواحی را بیشتر نمی‌کند.
- جفت‌های ناپیوندی اتم مرکزی را جداگانه بشمارید و مجموع نواحی پیوندی و ناپیوندی را به دست آورید.
- بر اساس تعداد نواحی، آرایش الکترونی را تعیین کنید: دو ناحیه خطی، سه ناحیه مثلثی مسطح، چهار ناحیه چهاروجهی و پنج ناحیه دوهرمی مثلثی است.
- برای نام شکل مولکولی فقط اتم‌های متصل به اتم مرکزی را در نظر بگیرید؛ جفت‌های ناپیوندی در نام شکل دیده نمی‌شوند اما زاویه‌ها را فشرده می‌کنند.
- اگر سؤال زاویه تقریبی خواست، اثر دافعه را مقایسه کنید: دافعه جفت ناپیوندی–جفت ناپیوندی از جفت ناپیوندی–پیوندی و آن نیز از پیوندی–پیوندی بیشتر است.
در NH3، اتم نیتروژن سه پیوند N–H و یک جفت ناپیوندی دارد؛ پس چهار ناحیه الکترونی و آرایش چهاروجهی دارد، اما چون یکی از نواحی جفت ناپیوندی است، شکل مولکولی هرمی مثلثی است. زاویه H–N–H نیز از زاویه چهاروجهی ایده‌آل 109٫5 درجه کمتر است.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای کنترل پاسخ، ابتدا تعداد الکترون‌های ظرفیتی و کامل‌بودن ساختار لوویس را بررسی کنید، سپس پیوندهای چندگانه را یک ناحیه بشمارید و در پایان بین هندسه الکترونی و شکل مولکولی تفاوت بگذارید. در NH3 باید پاسخ «چهاروجهی» برای آرایش الکترونی و «هرمی مثلثی» برای شکل مولکولی باشد.
اشتباه رایج این است که جفت ناپیوندی را از شکل حذف می‌کنند و هم‌زمان آن را از شمارش نواحی هم کنار می‌گذارند؛ جفت ناپیوندی در نام شکل دیده نمی‌شود، اما برای تعیین آرایش و توضیح کاهش زاویه کاملاً مؤثر است.
جمع‌بندی
حل سؤال شکل هندسی مولکول با یک زنجیره مشخص انجام می‌شود: ساختار لوویس، شمارش نواحی الکترونی، تعیین آرایش و سپس حذف جفت‌های ناپیوندی از نام شکل. این تفکیک، دام اصلی میان هندسه الکترونی و شکل واقعی مولکول را برطرف می‌کند.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←