Отблъскване на електронните двойки във валентния слой при 2 електронни облака

В тази поредица от видеа ще прогнозираме формите на молекулите и йоните, като използваме VSEPR, което е акроним за отблъскване на електронните двойки във валентния слой. И това означава, че електроните, тъй като са отрицателно заредени, ще се отблъскват взаимно. Еднаквите заряди се отблъскват и когато тези електрони около един централен атом се отблъснат, те ще доведат до определена форма на молекулата или йона. Първата стъпка за прогнозиране на формата на една молекула или един йон е да начертаем точковата структура, за да покажем валентните електрони. И нека начертаем точковата структура за BeCl2. Намираш берилия на периодичната таблица. Той е в група 2, тоест два валентни електрона. Хлорът е в седма група и имаме два хлорни атома. 2*7 е 14. И 14 + 2 ни дава общо 16 валентни електрона, които трябва да отчетем в точковата си структура. Поставяш най-слабо електроотрицателния атом в центъра. Берилият отива в центъра. Знаем, че е ограден от два хлорни атома, така че показваме берилия, свързан с два хлорни атома. И току-що представихме четири валентни електрона. Това са два валентни електрона. И това са още два за общо 4. Вместо 16, току-що показахме 4. Сега слязохме до 12 валентни електрона, които трябва да отчетем. 16 минус 4 е 12. Ще поставим останалите електрони към крайните атоми, които са хлорните атоми. И хлорът ще следва октетното правило. Всеки хлорен атом вече е ограден от два валентни електрона, така че на всеки хлорен атом му трябват още 6. Поставяме още 6 валентни електрона към всеки хлорен атом. И след като току-що представих още 12 електрона тук, сега слязохме до 0 валентни електрона. Тази точкова структура има всички наши електрони. И може да си помислиш защо просто не продължа. Защо не покажа някои от тези свободни двойки електрони в хлора, които се придвижват, за да бъдат споделени с берилия, за да му дам един октет електрони? И причината да не направя това е поради формалния заряд. Нека поставим формалния заряд към централния атом берилий тук. Помни, всяка от ковалентните ни връзки се състои от два електрона. Поставям това. Ако искам да намеря формалния заряд, първо мисля за броя валентни електрони в свободния атом. И това ще са 2, 4 – 4 атома берилий. Имаме два електрона в свободния атом. И после мислим за свързания атом. Когато погледна ковалентната връзка, давам един електрон на хлора и един от тези електрони на берилий. И направих същото нещо за тази връзка ето тук. И можеш да видиш, че това е оградено от два валентни електрона. 2 минус 2 ни дава формален заряд от 0. И това е един начин да помислим защо ще спреш тук за точковата структура. Има само два валентни електрона, въпреки че е в период 2, не е задължително да следва октетното правило. Просто трябва да има по-малко от 8 електрона. И, отново, формалният заряд помага да разбереш защо можеш да спреш точковата структура дотук. Нека начертая отново нашата молекула, така че да можем да я видим малко по-добре. И ще преминем към следващата стъпка. Нека поставя свободните двойки електрони около хлора. Имаме точковата си структура. След това ще преброим колко са електронните облаци, които ограждат централния атом. Харесва ми да използвам термина електронен облак. Ще видиш много различни термини за това в различните учебници. Ще видиш облаци на заряда, електронни групи, електронни множества и всички те имат леко по-различни определения, в зависимост от това кой учебник имаш. И терминът електронен облак ти помага да опишеш идеята за валентни електрони във връзки и в свободни двойки електрони, които обитават тези електронни облаци. И можеш да помислиш за тях като за области с електронна плътност. И след като електроните се отблъскват взаимно, тези области на електронна плътност, тези облаци, искат да са колкото е възможно по-отдалечени един от друг. Нека анализираме молекулата си. Ограждащи централния атом. Можем да видим, че има няколко свързващи електрона тук, които ограждат централния атом. Можем да ги приемем за един електронен облак. И ето тук имаме друг електронен облак. Имаме два електронни облака за тази молекула, а тези електронни облаци са най-отдалечени, когато сочат в противоположни посоки. И геометрията, или формата на електронните облаци около централния атом... ако те сочат в противоположни посоки, това ще ти даде линейна форма. Тази молекула е линейна, понеже не трябва да се притесняваме за свободни електронни двойки. Ще продължим нататък и ще прогнозираме геометрията на молекулата като линейна. И ако тя е линейна, тогава можем да кажем, че ъгълът на свързване – ъгълът между хлора, берилия и другия хлорен атом – е 180 градуса. Просто права линия. Добре. Ето така използваш теорията за отблъскване на електронните двойки (VSEPR), за да прогнозираш формата. Нека направим друг пример. СО2 – въглероден диоксид. Започваме, като чертаем точковата структура за СО2. Въглеродът има 4 валентни електрона. Кислородът има 6. И имаме два такива. 6*2 ни дава 12. 12 + 4 ни дава 16 валентни електрона, с които трябва да се занимаем в нашата точкова структура. Най-слабо електроотрицателният атом отива в центъра, тоест въглеродът е свързан с кислорода, с двата кислородни атома, ето така. Представихме 4 валентни електрона. Нали така? 2 тук и 2 тук, това са 4. 16 минус 4 ни дава останали 12 валентни електрона. Тези електрони ще преминат към крайните ни атоми, които са кислородните, ако следваме октетното правило. Всеки кислороден атом е ограден от два електрона. Следователно всеки кислороден атом има нужда от още 6 валентни електрона. Ще поставя още 6 валентни електрона към нашия кислороден атом. Сега можеш да помислиш, че сме готови, но, разбира се, не сме, понеже въглеродът ще следва октетното правило. Въглеродът няма формален заряд от 0 в тази точкова структура. Затова, въпреки че представихме всички валентни електрони, трябва да дадем на въглерода един октет. Трябва да дадем на въглерода формален заряд от 0. И можем да направим това, като преместим тази свободна двойка електрони ето тук, за да споделим тези електрони между въглерода и кислорода, и същото е с тази свободна двойка електрони. Преместваме ги, ето така. И сега виждаме, че въглеродът е двойно свързан с кислорода. Нашата точкова структура изглежда ето така. Всеки кислороден атом, вместо да има три свободни двойки електрони, сега всеки кислороден атом има само две свободни двойки, ето така. Това е точковата ни структура. Нека се върнем нагоре и да разгледаме стъпките си за прогнозиране на формата на тази молекула. Стъпка 1 е готова – "начертай точкова структура, за да покажеш валентните електрони". След това ще преброим електронните облаци, които ограждат централния атом. Връщаме се тук долу и намираме централния атом, който е въглерод. И мислим за областите на електронна плътност, които го ограждат. Можем да преброим тази двойна връзка като една област електронна плътност, понеже не се тревожим колко електрона има. Интересува ни само фактът, че има област на електронна плътност. Това е един електронен облак. И тук имаме друг електронен облак. Имаме две области на електронна плътност. Имаме два електронни облака тук, които ще се отблъскват взаимно. Когато разгледаме стъпка 3 – "прогнозирай геометрията на електронните облаци" – прогнозирай геометрията на електронните облаци около централния атом. Тези електронни облаци ще са противоположни един на друг. Те ще сочат в обратни посоки. Отново, те ще накарат тази молекула да заеме линейна форма. Тази молекула въглероден диоксид също ще е линейна със 180-градусов ъгъл на свързване. Отново, нямаме свободни двойки електрони на централния атом, така че не трябва да се притесняваме за това. И можем да прогнозираме геометрията като линейна. Така подхождаме към това. Чертаем точковата структура. Мислим за електронните облаци и мислим за формата на молекулите. В следващото видео ще видим как да подходим към три електронни облака.