Hvordan lære Molecular geometri

Undervisning molekylgeometri trenger ikke å innebære molekylorbitalene og kvantemekanikk. Faktisk kan du lære den til nesten hvilken som helst klasse eller publikum i form av valens skall elektron par frastøting (VSEPR) teori. Så lenge elevene eller lyttere allerede vet hvordan du skal tegne og tolke Lewis dot strukturer, kan du lære dem hvordan de skal bruke disse strukturene med VSEPR å forstå form av et molekyl i 3-D.

Bruksanvisning

1 Tegne bilder av Lewis dot strukturer for følgende molekyler: karbondioksid, svoveldioksid, ammoniakk, metan, fosforpentaklorid, svovelheksafluorid.

2 Forklar at i forbindelse med VSEPR modellen, hver enslig par og single / dobbel / trippelbinding i en Lewis punktstruktur representerer en region av elektrontetthet. Elektroner frastøte hverandre, slik at disse områdene vil være så langt fra hverandre som mulig. Områdene med elektrontettheten rundt hvert atom vil arrangere seg selv på en slik måte at de maksimere deres avstand fra hverandre.

3 Påpek at i VSEPR, når det gjelder å finne ut hvordan obligasjoner og elektronparene er arrangert rundt et atom, enkelt-, dobbelt- og trippelbindinger blir ikke behandlet noe annerledes fra hverandre. Med andre ord, er en enkeltbinding behandles annerledes enn en trippelbinding, selv om trippelbindingen inneholder flere elektroner. En enslig par, men antas å ta opp noe mer plass enn binding av parene, så der et enslig par er til stede, vinkler bindingen mellom de andre bånd er litt mindre enn de normalt ville være.

4 Start med tegningen av karbonmonoksid. Påpeke at karbonatomet i sentrum av CO2 har to dobbeltbindinger derav to områder med elektrontettheten. Disse to områdene vil ønske å være så langt fra hverandre som mulig, slik at vinkelen mellom de to dobbeltbindinger vil være 180 grader, noe som betyr at de vil peke i motsatte retninger. Molekylet vil være lineær.

5 Fortsett til strukturen av svoveldioksyd. Det er tre områder med høy elektrontetthet rundt den sentrale svovelatom - et enslig par og to dobbeltbindinger. Konfigurasjonen som vil holde alle tre så langt fra hverandre som mulig vil være en likesidet trekant i ett plan med obligasjons vinkler på 120 grader. Denne type konfigurasjon kalles trigonale plane. Fordi enkeltpar tar opp noe mer plass enn binde par, vil vinkelen mellom de to svovel-oksygen dobbeltbindinger, være litt mindre enn 120 grader i dette tilfellet.

6 Legg merke til at ammoniakken har fire regioner av elektrontetthet, slik at den resulterende konfigurasjonen vil være tetraedrisk, hvor de tre hydrogenatomer og enslig par punkt mot hjørnene av en pyramide. De resulterende obligasjons vinkler vil vanligvis være ca 109,5 grader, men den ensomme paret tar opp litt mer plass, så det vil være litt mindre enn 109,5 i dette tilfellet.

7 Forklare at bindingen vinkler i metan vil være omtrent 109,5, fordi det er fire karbon-hydrogenbindinger arrangert rundt det sentrale karbonatom, slik at tetraedrisk konfigurasjon er mest gunstig.

8 Gå videre til fosforpentaklorid, som har fem regioner av elektrontettheten rundt den sentrale fosforatomet, slik at det vil innta en type konfigurasjon kalles trigonale bipyramidale. Tre av kloriner ligge i samme horisontalplan med bindingen vinkler på 120 grader mellom de fosfor-klorbindinger. De andre to fosfor-klor obligasjoner peke rett opp og ned i 90 grader til flyet som inneholder de tre første.

9 Påpeke at svovelheksafluorid har seks områder av elektrontetthet, slik at dens konfigurasjon vil være oktaedrisk, hvor hver svovel-fluor bindingen er i en vinkel på 90 grader med hensyn til dens fire naboer. Denne konfigurasjonen er fullstendig symmetrisk.

10 Bygge modeller av hvert molekyl (eller ha dem klare på forhånd). Bruk en molekylær modellering kit eller et sett med skum baller og tannpirkere. Hvis du har et stort publikum, bruk en PowerPoint-lysbilde. Vis publikum hva hvert av molekylene ser ut fra forskjellige vinkler og forklare at, igjen, de kan forutsi hvilke geometri molekylet vil vedta ved å velge en som maksimerer avstanden mellom regionene i elektrontetthet.

Hint

• VSEPR modellen er unøyaktig på mange måter. Spådommer det gjør, men er kvalitativt nøyaktig i de fleste tilfeller, slik at du og ditt publikum kan bruke den til å forstå og forutsi molekylgeometri. Likevel kan det være lurt å forklare at VSEPR er egentlig ikke et nøyaktig bilde av hvordan elektronene faktisk arrangert rundt atomer i molekyler - bare et verktøy du kan bruke til å finne formen på et molekyl.