Форма молекул

Источник статьи

Автор24 — учеба по твоим правилам

Строение многоатомных частиц

В типах гибридизации соблюдается основанный на энергетической диаграмме многоэлектронного атома порядок указания валентных орбиталей центрального атома $A$ : $ns$ - $np$ - $nd$ , где $n$ - номер периода элемента $A$ .

В число гибридных орбиталей включаются орбитали центрального атома $A$ , как использованные для образования связей $A-B$ , так и содержащие неподеленные пары электронов; последние обозначены двумя точками в молекулярной формуле и «лепестком» в пространственном изображении. Если частица $AB_n$ является радикалом, то на гибридной орбитали вместо пары будет содержаться один электрон. Для таких частиц, в зависимости от их состава, наблюдаются следующие геометрические формы:

Геометрическая форма частиц $AB_n$ ( $n >2$ ) при одинаковых атомах $B$ и при отсутствии орбиталей с неподеленными парами электронов или с неспаренными электронами классифицируется как геометрически правильная; например, такая частица с общей формулой $AB_4$ ( $sp^3$ ) обладает формой правильного тетраэдра, т. е. значения всех углов $A-B-A$ равны $109,5^\circ$ .
Геометрическая форма частиц $AB_n$ при разных атомах $B$ и при отсутствии орбиталей с неподеленными парами электронов или с неспаренными электронами классифицируется как геометрически искаженная; например, такая частица с общей формулой $ABC_3$ ( $sp^3$ ) обладает формой искаженного тетраэдра т. е. значения углов $C-B-C$ и $C-B-F$ отличаются от значения $109,5^\circ$ .
Геометрическая форма частиц $AB_n$ при наличии орбиталей с неподеленными парами электронов или с неспаренными электронами классифицируется как геометрически незавершенная; например, такая частица с общей формулой $AB_3$ ( $sp^3$ ) обладает формой незавершенного тетраэдра в отличие от частицы $AB_4$ ( $sp^3$ ) - завершенного тетраэдра. Наличие орбиталей с неподеленными парами электронов или с неспаренными электронами всегда приводит к искажению геометрической формы.
В геометрических формах, отвечающих $sp^3d-$ , $sp^3d^2-$ (для частиц : $AB_5$ ) и $sp^3d^3$ - -гибридизации, аксиальные (осевые) позиции концевых атомов В отмечены звездочкой ( $В^*$ ) в отличие от экваториальных позиций (без звездочки).

Пространственное изображение геометрических форм частиц

На схеме ниже представлены многоатомные химические частицы (молекулы, радикалы, ионы) с общей формулой $AB_n$ , где $A$ - центральный атом, $B$ - концевые атомы (группы атомов, лиганды).

Рисунок 1. Геометрические формы частиц $AB_n$

В геометрических формах показаны, кроме химических связей $A-B$ , орбитали атома $A$ , содержащие пару валентных электронов (обозначение, например, $:AB$ ) или неспаренный электрон (обозначение $^*AB$ ), а также аксиальные (осевые) позиции концевых атомов $B$ (обозначение $B^*$ ) в отличие от экваториальных позиций (обычно связи $A-B$ и $A-B^*$ имеют разную длину).

Представлены многоатомные химические частицы (молекулы и ионы) $АmВn$ , где атомы $A$ - центральные, а атомы (группы атомов, лиганды) $B$ - концевые.

Рисунок 2. Геометрическая форма частиц с несколькими центральными атомами

В пространственном изображении геометрических форм показано расположение атомов $A$ и $B$ и все $\sigma$ -связи $A-A$ и $A-B$ . Символы некоторых атомов $A$ и $B$ (на изображениях) отмечены звездочками (*) для идентификаций положений этих атомов.