NộI Dung
Dự đoán các góc giữa các nguyên tử bị ràng buộc bằng lý thuyết lực đẩy cặp electron hóa trị (VSEPR). Số steric - tổng số các nguyên tử và cặp electron đơn độc khác liên kết với một nguyên tử trung tâm - xác định hình dạng của một phân tử. Các cặp electron đơn độc nằm trong lớp vỏ ngoài (hóa trị) của một nguyên tử và không được chia sẻ với các nguyên tử khác.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Mặc dù bạn không thể sử dụng VSEPR để tính toán các góc trái phiếu, nhưng nó giúp xác định các góc đó dựa trên số steric. Chỉ có hydro có số thứ tự là một và phân tử H2 có dạng tuyến tính.
Quỹ đạo lai
Một electron quay quanh một nguyên tử trong một hình dạng đặc trưng được xác định bởi nơi có khả năng nhất để tìm thấy electron bất cứ lúc nào. Các electron đẩy nhau vì tất cả chúng đều có điện tích âm, do đó các quỹ đạo cho mỗi electron khoảng cách tối đa có thể với các lân cận của nó. Khi một electron hóa trị hình thành liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử khác, quỹ đạo thay đổi trong một quá trình gọi là lai hóa. VSEPR dự đoán các góc liên kết dựa trên các quỹ đạo lai, nhưng không chính xác đối với một số hợp chất kim loại, muối khí và oxit.
Sp lai
Quỹ đạo lai đơn giản nhất là sp, tương ứng với số lượng không gian của hai. Góc liên kết là tuyến tính, hoặc 180 độ, khi nguyên tử không có cặp electron đơn độc. Một ví dụ là carbon dioxide. Ngược lại, một phân tử nitơ có một cặp electron đơn độc. Điều này mang lại cho nó một hình dạng tuyến tính nhưng một quỹ đạo không điều hòa và do đó nó không có góc liên kết.
Lai hóa Sp2
Một số lượng lớn của ba dẫn đến sự hình thành quỹ đạo sp2. Các góc liên kết phụ thuộc vào số lượng cặp electron đơn độc. Ví dụ, boron trichloride không có cặp đơn độc, hình dạng phẳng lượng giác và góc liên kết là 120 độ. Phân tử trioxygen O3 có một cặp đơn độc và tạo thành hình uốn cong với các góc liên kết là 118 độ. Mặt khác, O2 có hai cặp đơn độc và hình dạng tuyến tính.
Lai hóa Sp3
Một nguyên tử có số lượng không gian gồm bốn có thể có từ 0 đến 3 cặp electron đơn độc trong một quỹ đạo lai hóa sp3. Khí metan, không có cặp đơn độc, tạo thành một khối tứ diện với các góc liên kết 109,5 độ. Amoniac có một cặp đơn độc, tạo ra các góc liên kết 107,5 độ và hình dạng kim tự tháp lượng giác. Nước, với hai cặp electron đơn độc, có hình dạng uốn cong với các góc liên kết 104,5 độ. Các phân tử fluoride có ba cặp đơn độc và một hình học tuyến tính.
Số Steric cao hơn
Số lượng steric cao hơn dẫn đến hình học phức tạp hơn và các góc trái phiếu khác nhau. Ngoài VSEPR, các lý thuyết phức tạp như trường lực phân tử và lý thuyết lượng tử cũng dự đoán các góc liên kết.