Różnica między geometrią elektronową a geometrią molekularną

Chemia jest badaniem materii i zajmuje się wieloma sposobami, w jakie jeden rodzaj materii można zmienić na inny. Wiadomo, że cała materia składa się z jednego lub więcej z około stu różnych rodzajów atomów. Wszystkie atomy składają się z trzech podstawowych cząstek - protonów, elektronów i neutronów. Cząsteczka składa się z grupy dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem w określonym wzorze geometrycznym. Kiedy dwa lub więcej atomów jest silnie trzymanych razem, tworząc cząsteczkę, pomiędzy każdym atomem a jego bliskimi sąsiadami występują wiązania chemiczne. Kształt cząsteczki zawiera wiele informacji, a pierwszym krokiem do zrozumienia chemii cząsteczki jest poznanie jej geometrii.

Geometria molekularna po prostu odnosi się do trójwymiarowego układu atomów, które tworzą cząsteczkę. Termin struktura jest raczej używany w pewnym sensie, aby wskazać po prostu łączność atomów. Kształt cząsteczki określa się w kategoriach odległości między jądrami atomowymi, które są ze sobą połączone. Geometria cząsteczek jest określona przez teorię odpychania pary elektronów walencyjno-powłokowych (VESPR) - model stosowany do określania ogólnego kształtu cząsteczki na podstawie liczby par elektronów wokół atomu centralnego. Geometria cząsteczki jest podana jako geometria elektronowa lub geometria molekularna.

Co to jest geometria elektronowa?

Termin geometria elektronowa odnosi się do nazwy geometrii pary / grup / domen elektronów w atomie centralnym, niezależnie od tego, czy są to elektrony wiążące, czy elektrony niezwiązane. Pary elektronów są zdefiniowane jako elektrony w parach lub wiązaniach, pojedyncze pary lub czasami pojedynczy niesparowany elektron. Ponieważ elektrony są zawsze w ciągłym ruchu, a ich ścieżki nie mogą być precyzyjnie określone, rozmieszczenie elektronów w cząsteczce opisano w kategoriach rozkładu gęstości elektronowej. Weźmy przykład metanu, którego wzór chemiczny to CH₄. Tutaj centralnym atomem jest węgiel z 4 elektronami walencyjnymi i 4 elektronami dzielącymi wodór z 1 węglem, tworząc 4 wiązania kowalencyjne. Oznacza to, że wokół węgla jest w sumie 8 elektronów i nie ma pojedynczych wiązań, więc liczba samotnych par wynosi tutaj 0. Sugeruje to, że CH₄ jest geometrią czworościenną.

Co to jest geometria molekularna?

Geometria molekularna służy do określania kształtu cząsteczki. Odnosi się to po prostu do trójwymiarowego układu lub struktury atomów w cząsteczce. Zrozumienie geometrii molekularnej związku pomaga określić reaktywność, polarność, kolor, fazę materii i magnetyzm. Geometria cząsteczki jest zwykle opisywana w kategoriach długości wiązań, kątów wiązań i kątów skrętnych. W przypadku małych cząsteczek wzór cząsteczkowy i tabela standardowych długości i kątów wiązania mogą być wszystkim, co jest potrzebne do określenia geometrii cząsteczki. W przeciwieństwie do geometrii elektronowej, przewiduje się ją biorąc pod uwagę tylko pary elektronów. Weźmy przykład wody (H₂₎O). Tutaj tlen (O) jest centralnym atomem z 6 elektronami walencyjnymi, więc potrzebuje 2 dodatkowych elektronów z 2 atomów wodoru, aby wypełnić swój oktet. Istnieją więc 4 grupy elektronów ułożone w czworościenny kształt. Istnieją również 2 pary pojedynczych wiązań, więc uzyskany kształt jest zgięty.

Różnica między geometrią elektronową a geometrią molekularną

Terminologia geometrii elektronowej i geometrii molekularnej

 Termin geometria elektronowa odnosi się do nazwy geometrii pary / grup / domen elektronów w atomie centralnym, niezależnie od tego, czy są to elektrony wiążące, czy elektrony niezwiązane. Pomaga zrozumieć, w jaki sposób różne grupy elektronów są ułożone w cząsteczce. Z drugiej strony geometria molekularna określa kształt cząsteczki i jest to trójwymiarowa struktura atomów w cząsteczce. Pomaga zrozumieć cały atom i jego układ.

Geometria

Geometria cząsteczki jest określana na podstawie tylko wiążących par elektronów, ale nie liczby par elektronów. Jest to trójwymiarowy kształt, który cząsteczka zajmuje w przestrzeni kosmicznej. Geometria molekularna jest również definiowana jako pozycje jąder atomowych w cząsteczce. Natomiast geometria elektronowa cząsteczki jest określana na podstawie zarówno par elektronów wiążących, jak i samotnych par elektronów. Geometrię elektronów można określić za pomocą teorii VESPR.

Przykłady geometrii elektronowej i geometrii molekularnej

Jednym z wielu przykładów czworościennej geometrii elektronowej jest amoniak (NH₃₎). Centralnym atomem jest tutaj N, a cztery pary elektronów są rozmieszczone w kształcie czworościanu z tylko jedną samotną parą elektronów. Zatem geometria elektronowa NH3 jest czworościenna. Jednak jego geometria molekularna jest piramidalna, ponieważ kąty wiązania wynoszą 107 stopni, ponieważ atomy wodoru są odpychane przez samotną parę elektronów wokół azotu. Podobnie, geometria molekularna wody (H₂₎O) jest wygięty, ponieważ istnieją 2 pary pojedynczych wiązań.

Geometria elektronowa a geometria molekularna: tabela porównawcza

Podsumowanie geometrii elektronowej vs. Geometria molekularna

Zarówno geometria elektronowa, jak i geometria molekularna są zgodne z modelem VESPR (Valence-Shell Repulsion Pary elektronów) w celu określenia ogólnego kształtu cząsteczki na podstawie liczby par elektronów wokół atomu centralnego. Jednak geometrię molekularną określa się wyłącznie na podstawie wiążących par elektronów, a nie liczby par elektronów, podczas gdy geometrię elektronów określa się na podstawie zarówno wiążących par elektronowych, jak i pojedynczych par elektronowych. Gdy w cząsteczce nie występują pojedyncze pary elektronów, geometria elektronów jest taka sama jak kształt molekularny. Jak powiedzieliśmy, kształt cząsteczki wiele o niej mówi, a pierwszym krokiem do zrozumienia chemii cząsteczki jest określenie jej geometrii.