Definizione del dominio di elettroni e teoria VSEPR

In chimica, il dominio degli elettroni si riferisce al numero di coppie solitarie o posizioni di legame attorno a un particolare atomo in una molecola. I domini di elettroni possono anche essere chiamati gruppi di elettroni. La posizione del legame è indipendente dal fatto che il legame sia un legame singolo, doppio o triplo.

Takeaway chiave: Dominio di elettroni

• Il dominio di un elettrone di un atomo è il numero di coppie solitarie o posizioni di legame chimico che lo circondano. Rappresenta il numero di posizioni che dovrebbero contenere elettroni.
• Conoscendo il dominio degli elettroni di ciascun atomo in una molecola, è possibile prevederne la geometria. Questo perché gli elettroni si distribuiscono attorno a un atomo per ridurre al minimo la repulsione l'uno con l'altro.
• La repulsione elettronica non è l'unico fattore che influenza la geometria molecolare. Gli elettroni sono attratti da nuclei carichi positivamente. I nuclei, a loro volta, si respingono.

Teoria della repulsione delle coppie di elettroni Shell Valence

Immagina di legare due palloncini alle estremità. I palloncini si respingono automaticamente. Aggiungi un terzo palloncino e succede la stessa cosa in modo che le estremità legate formino un triangolo equilatero. Aggiungi un quarto palloncino e le estremità legate si riorientano in una forma tetraedrica.

Lo stesso fenomeno si verifica con gli elettroni. Gli elettroni si respingono a vicenda, quindi quando vengono posizionati uno accanto all'altro, si organizzano automaticamente in una forma che minimizza la repulsione tra di loro. Questo fenomeno è descritto come VSEPR, o repulsione della coppia di elettroni Shell Valence.

Il dominio degli elettroni viene utilizzato nella teoria VSEPR per determinare la geometria molecolare di una molecola. La convenzione deve indicare il numero di coppie di elettroni di legame con la lettera maiuscola X, il numero di coppie di elettroni solitari con la lettera maiuscola E e la lettera maiuscola A per l'atomo centrale della molecola (AX_nE_m). Quando si prevede la geometria molecolare, tenere presente che gli elettroni generalmente cercano di massimizzare la distanza l'uno dall'altro ma sono influenzati da altre forze, come la vicinanza e la dimensione di un nucleo carico positivamente.

Per esempio,CO₂ ha due domini di elettroni attorno all'atomo di carbonio centrale. Ogni doppio legame conta come un dominio di elettroni.

Correlare i domini degli elettroni con la forma molecolare

Il numero di domini di elettroni indica il numero di posti in cui ci si può aspettare di trovare elettroni attorno a un atomo centrale. Questo, a sua volta, si riferisce alla geometria attesa di una molecola. Quando la disposizione del dominio degli elettroni viene usata per descrivere l'atomo centrale di una molecola, può essere chiamata geometria del dominio degli elettroni della molecola. La disposizione degli atomi nello spazio è la geometria molecolare.

Esempi di molecole, geometria del loro dominio di elettroni e geometria molecolare includono:

• ASCIA₂ - La struttura del dominio a due elettroni produce una molecola lineare con gruppi di elettroni distanti 180 gradi. Un esempio di molecola con questa geometria è CH₂= C = CH₂, che ha due H.₂Legami C-C che formano un angolo di 180 gradi. Anidride carbonica (CO₂) è un'altra molecola lineare, costituita da due legami O-C distanti 180 gradi.
• ASCIA₂E e AX₂E₂ - Se ci sono due domini di elettroni e una o due coppie di elettroni solitari, la molecola può avere una geometria piegata. Le coppie di elettroni solitari danno un contributo importante alla forma di una molecola. Se esiste una coppia solitaria, il risultato è una forma planare trigonale, mentre due coppie solitarie producono una forma tetraedrica.
• ASCIA₃ - Il sistema a tre domini elettronici descrive una geometria planare trigonale di una molecola in cui quattro atomi sono disposti in modo da formare triangoli l'uno rispetto all'altro. Gli angoli si sommano fino a 360 gradi. Un esempio di molecola con questa configurazione è trifluoruro di boro (BF₃), che ha tre legami F-B, ciascuno formando angoli di 120 gradi.

Utilizzo dei domini elettronici per trovare la geometria molecolare

Per prevedere la geometria molecolare utilizzando il modello VSEPR:

1. Disegna la struttura di Lewis dello ione o della molecola.
2. Disporre i domini elettronici attorno all'atomo centrale per ridurre al minimo la repulsione.
3. Contare il numero totale di domini elettronici.
4. Utilizzare la disposizione angolare dei legami chimici tra gli atomi per determinare la geometria molecolare. Tieni presente che i legami multipli (cioè i doppi legami, i tripli legami) contano come un dominio di elettroni. In altre parole, un doppio legame è un dominio, non due.

fonti

Jolly, William L. "Chimica moderna inorganica". McGraw-Hill College, 1 giugno 1984.

Petrucci, Ralph H. "Chimica generale: principi e applicazioni moderne". F. Geoffrey Herring, Jeffry D. Madura, et al., 11th Edition, Pearson, 29 febbraio 2016.