If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:14:58

Отблъскване на електронните двойки във валентния слой при 5 електронни облака

Точкови структури и геометрия на молекулите

Видео транскрипция

Нека използваме теорията за отблъскване на електронните двойки VSEPR, за да прогнозираме структурата на тази молекула – фосфорен пентахлорид. Първото нещо, което трябва да начертаем точковата структура, за да покажем валентните електрони. Намираме фосфора в пета група. 5 валентни електрона. Хлорът е в седма група. 7 валентни електрона и имаме 5 такива атома. 7*5 е 35. Плюс 5 ни дава ощо 40 валентни електрона, които трябва да покажем в точковата си структура. Фосфорът отива в центъра, понеже не е толкова електроотрицателен, колкото хлора. И имаме 5 хлорни атома. Поставяме петте си хлорни атома около централните фосфорни атоми, ето така. Ако видим колко валентни електрона сме начертали дотук, това ще са 2, 4, 6, 8 и 10. 40 минус 10 ни дава 30 останали валентни електрона. И, помни, започваш да поставяш тези останали електрони към крайния атом. Така че ще ги поставим към хлора. Всеки хлорен атом ще следва октетното правило. Това означава, че на всеки хлорен атом му трябват още 6 електрона. Сега всеки хлорен атом е ограден от 8 валентни електрона, ето така. Ако добавяш още 6 електрона към 5 атома, 6*5 е 30. Сега представих всички валентни електрони в точковата си структура. Забележи, че фосфорът превишава октетното правило. Има 10 валентни електрона около фосфора. Не е проблем фосфорът да направи това, понеже е в трети период на периодичната таблица. Предпочитам да мисля за формален заряд. Ако поставиш формален заряд към фосфора, ще видиш, че има формален заряд от 0. И това помага – поне на мен – да обясним получаващата се точкова структура. Стъпка 2. Ще преброим броя електронни облаци, които ограждат централния атом. Помни, един електронен облак е просто област електронна плътност. Мога да помисля за тези свързващи атоми тук като за една област електронна плътност около централния атом. Мога да помисля същото и за тези свързващи електрони. Това е друг електронен облак. И можеш да видиш, че имаме общо 5 електронни облака около централния ни атом. Следващата стъпка е да прогнозираме геометрията на електронните облаци. Тези електрони от валентния слой ще се отблъскват взаимно. Добре. Това е теорията VSEPR – отблъскване на електронната двойка във валентния слой. След като всички са отрицателно заредени, те ще се отблъснат и ще опитат да се отдалечат колкото е възможно повече един от друг в пространството. Когато имаш 5 електронни двойки, оказва се, че могат да се отдалечат колкото е възможно повече един от друг, когато заемат форма, наречена тристенна двупирамидална форма. Да видим дали ще мога да начертая молекулата ни в такава форма. Ще имаме фосфор в центъра и после ще имаме три хлорни атома в същата равнина, нека опитам да покажа трите хлорни атома в същата равнина. Това се нарича екваторни позиции, понеже са един вид по Екватора. Три хлорни атома в една и съща равнина, един хлорен атом над равнината и един хлорен атом под равнината. Тези са напречни позиции. Добре. Това е бърза скица. Да видим дали мога да намеря малко по-добра форма на тристенно двупирамидалната форма. Да видим дали мога да начертая една тук, за да видиш по-добре как изглежда. Мога да имам пирамида с подобен външен вид. И после, тук-долу, да видим дали можем да начертаем друга подобна пирамида тук. Това е приблизителен чертеж, но опитваме да направим тристенна двупирамидална форма. Нека се фокусираме върху тези хлорни атоми, които са върху една и съща равнина. Ако гледам тези три хлорни атома и премина тук на тристенно двупирамидалната форма, можеш да си представиш тези три хлорни атома като тези ъгли тук. Това е малко по-лесно да се види. Те са на една и съща равнина. Това са екваторните хлорни атоми. Когато мислим за ъгъла на връзката за тези – тези хлорни атома, които са на една и съща равнина тук, имаш три ъгъла на връзката. И когато направихме тристенно равнинната форма, говорихме за 360 градуса, делени на 3, което ни дава ъгъл на връзката от 120 градуса. Можеш да приемеш това за ъгъл на връзката от 120 градуса. Добре. Същата идея. Тези свързващи електрони ще се отблъснат взаимно. Когато се фокусираме върху напречните хлорни атоми – този тук горе и този тук долу. Можеш да помислиш, че тези са тук и тук на тристенно двупирамидалната форма. И ако начертаеш оста, ако начертаеш една права надолу тук, която да свързва тези, лесно е да видим, че те са под 180 градуса едно от друго. Можеш да помислиш за ъгъл на връзката от 180 градуса между хлорните атоми. И после, накрая, ако помислим за ъгъла на връзката между, да кажем, този напречен хлорен атом тук горе и един от тези зелени хлорни атома ето тук, мисля, че е по-лесно да видим, че това тук са 90 градуса. Този ъгъл на връзката тук ще е 90 градуса. И това са трите ти идеални ъгъла на връзката за една тристенно двупирамидална форма тук. Важно е да разберем тази тристенно двупирамидална форма, понеже всичките ни чертежи с 5 електронни облака ще имат електронни облаци с тази форма. Затова е важна да разберем тези позиции. За стъпка четири игнорирай всички свободни двойки и прогнозирай геометрията на молекулата. Няма свободни двойки в централния фосфорен атом. Електронните облаци приемат тристенно двупирамидална форма, както и молекулата. Нека направим друг пример. Серен тетрафлуорид. Ще започнем, като начертаем точковата структура и, разбира се, трябва да преброим валентните електрони. Сярата е в шеста група, 6 валентни електрони. Флуорът е в седма група. 7 валентни електрони. Имам 4 такива атоми. 7*4 е 28. 28 + 6 е 34 валентни електрона. Сярата ще отиде в центъра, понеже флуорът е много по-електроотрицателен. Поставяме сярата в центъра. Знаем, че сярата се свързва с 4 флуорни атома. Поставяме флуорните си атоми, ето така. Да видим колко валентни електрони сме показали дотук – 2, 4, 6 и 8. 34 минус 8 ни дава 26 валентни електрони, които все още трябва да отчетем в точковата си структура. Ще започнем, като поставим тези останали електрони към крайните атоми, които са флуорните. Флуорните атоми ще имат октет от електрони. Следователно на всеки флуорен атом му трябват 6 електрона, след като вече имат по 2 около себе си. Поставяме 6 електрона около всеки от флуорните си атоми. Добре. Показваме още 6 валентни електрона на 4 атома. 6*4 е 24. 26 минус 24 ни дава 2 останали валентни електрона. И помни правилата си за чертане на точкови структури. Когато имаш останали електрони, тогава ще ги поставиш на централния атом. Имаме една свободна двойка електрони към сярата. И като добавяме тази свободна двойка електрони към сярата, сярата сега превишава правилото за 8 електрона. Но, отново, не е проблем за сярата да има увеличен валентен слой. Тя е в трети период на периодичната таблица. И, отново, предпочитам да мисля за формалния заряд. Ако поставиш формален заряд към този серен атом, той има формален заряд от 0. И това ми помага да разбера малко по-добре тези точкови структури. Начертахме точковата си структура. Нека се върнем обратно и да си припомним следващата стъпка. След като завършиш стъпка 1, следва стъпката с електронните облаци. Колко електронни облака имаш около централния атом? Връщаме се обратно надолу и гледаме електронните облаци, които ограждат централния атом. Това са областите електронна плътност. Знаем, че тези свързващи електрони ще са един електронен облак. Същото важи за тези свързващи електрони. Същото важи за тези свързващи електрони. И същото важи за тези свързващи електрони. И после имаме свободна двойка електрони към сярата. Това също е област електронна плътност, ограждаща централния атом. Можеш да помислиш за тази свободна двойка като за електронен облак. Имаме 5 електронни облака. Точно както в предния пример. И когато имаш пет електронни облака, тези електрони ще опитат да заемат тристенно двупирамидална форма – точно както видяхме в предишния пример. Нека начертаем два възможни варианта на точковата структура за тази молекула. Добре. Ще начертая един вариант тук. За първия вариант ще покажа свободната двойка електрони на сярата в екваторна позиция. Ще поставя свободната двойка електрони тук. Това означава, че тези два флуорни атома също са екваторни. Това означава, че тук има един напречен флуорен атом и тук има друг напречен флуорен атом. Това е една възможна точкова структура. Другата възможност, разбира се, ще е да поставим свободната двойка електрони в напречната позиция. Ако направим това ще имаме серен атом, свързан с три флуорни атома. Това ще са екваторните флуорни атоми. И ще имаме една свободна двойка електрони. Нека ги поставим в напречната позиция. И после, друг флуорен атом в напречна позиция. Това са двете ни възможности. Да видим дали можем да анализираме тази структура. Когато имаш свободни двойка електрони в точковата структура, свободните двойки заемат повече пространство. Несвързващите електрони заемат повече пространство от свързващите електрони. И след като заемат повече пространство, те ще се отблъскват малко повече. И това означава, че когато опитваш да откриеш отблъсването на електронната двойка на валентния слой, по-важно е да се фокусираш върху свободните двойки електрони, що се отнася до това къде ще ги поставиш. Нека се фокусираме върху свободните двойки електрони и да помислим как те ще отблъснат другите електрони в тези две точкови структури. Нека видим какво имаме вляво, където свободната двойка електрони беше в екваторна позиция. И ако мислиш как си взаимодействат с, да кажем, тези свързващи електрони в същата равнина, това са около 120 градуса между свързващите и несвързващите електрони. Оказва се, че 120 градуса не са толкова важни, що се отнася до отблъскването, колкото, да кажем, нещо като 90 градуса. По принцип игнорираш 120-градусовите взаимодействия, когато анализираш тези структури. Но 90-градусов ъгъл между свързващата двойка и несвързващата двойка – имахме този пример за – нека ти покажа това тук. Нека помислим за тази свободна двойка електрони, отблъскваща свързващите електрони. Това е напречната позиция. Тези двете са отдалечени само на 90 градуса. Помни, 90 градуса, разбира се, е по-наблизо и ще имаш повече отблъскване в това взаимодействие, отколкото в предишното взаимодействие. Ще се фокусираме върху 90-градусовото взаимодействие тук. Тези свързващи електрони и несвързващите електрони ще се отблъснат взаимно. И имаш само една възможност с напречния флуорен атом. Имаш и друга възможност с този напречен атом. Имаш свободна двойка електрони, 90 градуса, от две двойки свързващи електрони от примера вляво. И, разбира се, това донякъде ще я дестабилизира. Но нека сравним тази точкова структура с онази вдясно. Този път имаме свободна двойка електрони в напречна позиция. И можеш да видиш, че имаме три флуорни атома в екваториалните позиции. Имаш тези свързащи електрони в екваториална позиция, което означава, че свободната двойка електрони е на 90 градуса към всички три от тези. И това, разбира се, ще причини сериозно отблъскване, 90 градуса към трите. В примера вдясно имаш тези три взаимодействия – 90 градуса. В примера вляво имаш само две от тези. Целта, разбира се, е да се минимизира отблъскването на електронната двойка. Теорията за отблъскване на електронните двойки (VSEPR) прогнозира, че тази точкова структура вляво е правилната. В следващото видео ще видиш, че несвързващите електрони са поставени в екваторни позиции в тристенната двупирамидална форма, за да се минимизира отблъскването на електронната двойка. Нека помислим за поставяне на свободните двойки електрони в екваторните позиции. Структурата вляво печели. Нека начертаем отново това, за да можем да го анализираме по-добре. Добре. Имам сярата в центъра. Нека сменим цветовете. Ще поставя сярата в центъра. Имам флуорния си атом в една равнина. Друг флуорен атом в равнината. Свободната двойка електрони в една равнина. Добре. Тези са екваторните. Имам един флуорен атом тук. Имам един флуорен атом тук. Когато гледаш ъглите на връзката, разбира се, между този ъгъл на връзката сяра-флуор – идеалният ъгъл на връзката – ще е 120 градуса. Ще очакваме да е 120 градуса. Ако говориш за този напречен флуорен атом и този екваторен, очакваме това да е 90 градуса. И после, накрая, между двата напречни флуорни атома – този ъгъл на връзката, разбира се, ще е 180 градуса. Добре. Доста говорихме, но все още не сме говорили за крайното име за формата на тази молекула. Нека се върнем тук горе и да разгледаме набързо правилата. Свършихме доста работа, за да прогнозираме геометрията на електронните облаци около централния атом и да я начертаем. И, накрая, стигаме до прогнозирането на формата на молекулата. И правим това като игнорираме всички свободни двойки. Ще игнорираме свободната двойка електрони на сярата, когато говорим за формата. Ако игнорираме свободната двойка и преобърнем тази молекула на една страна – нека направим това. Ще поставим сярата тук. Ако я обърнем настрани, напречните флуорни атоми сега ще са хоризонтални. Сега са хоризонтални, ето така. Ще поставя – това са двата флуорни атома, които бяха напречни. И двата ми флуорни атома, които бяха екваторни, ще изглеждат ето така. И е полезно да изградиш тази молекула с MolyMod. Това ще е външният вид на молекулата и наричаме това люлееща се форма. Това е люлееща се форма или геометрия. Нека помислим защо. Ако преди използваше люлки – ще начертая малко дете тук от едната страна на люлката, ето така. Това малко дете поставя теглото си от тази страна, разбира се, тази страна на люлката ще отиде надолу. А тази страна на люлката ще отиде нагоре. Това е част от логиката зад наименованието люлееща се форма. Добре. Мисля, че трябва да спрем дотук. В следващото видео ще направим още два примера за молекули и йони, които имат пет електронни облака.