Отблъскване на електронните двойки във валентния слой при 5 електронни облака (част 2)

В предишното видео използвахме теорията за отблъскване на електронните двойки VSEPR за 5 електронни облака. В това видео ще направим още няколко примера за 5 електронни облака. Да кажем, че искаме да намерим формата на хлорен трифлуорид. Започваме като чертаем една точкова структура, което означава, че трябва да намерим валентните електрони. Хлорът е в седма група, следователно има 7 валентни електрона. Флуорът е в група 7 и имаме 3 флуорни атома. 7*3 е 21, +7 означава, че имаме общо 28 валентни електрона, които трябва да покажем в точковата си структура. Хлорът ще отиде в центъра, след като не е толкова електроотрицателен, колкото флуора. И знаем, че хлорът е свързан с 3 флуорни атома, така че можем да поставим 3 флуорни атома тук, ето така. Дотук представихме 2, 4 и 6 валентни електрона. 28 минус 6 означава, че имаме останали 22 валентни електрона. И знаем, че започваме, като поставяме тези останали валентни електрони към крайните атоми, които са нашите флуорни атоми. Флуорът ще следва октетното правило и всеки флуорен атом вече има 2 електрона около себе си, следователно на всеки флуор му трябват още 6. Когато поставим още 6 валентни електрона около всеки флуорен атом, сега всеки флуорен атом има един октет. Представихме още 6 по 3 валентни електрона. 6 по 3 е 18, а 22 минус 18 е 4. Остават ни 4 валентни електрона. И когато имаш останали валентни електрони, след като поставиш такива към крайните атоми, сега ще ги дадеш на централните атоми. Ще поставим 4 валентни електрона към централния атом и е логично да поставим тези в свободни двойки. Това е една свободна двойка и това е друга свободна двойка на хлора. И така сме се погрижили за всички валентни електрони. Да помислим за точковата ни структура и за хлора – той всъщност превишава октетното правило. И не е проблем хлорът да превишава октетното правило, поради позицията му в третия период на периодичната таблица. Предпочитам да размишлявам за формалния заряд. Ако поставиш формален заряд на този хлорен атом, виждаш, че това е формален заряд от 0, което ми помага да разбера тези точкови структури малко по-добре. И начертахме една точкова структура, която е логична, и можем да преминем към втората стъпка, при която преброяваме броя електронни облаци, които ограждат централния атом. Помни, електронните облаци са области на електронна плътност, което означава, че свързващи се и несвързващи се електрони ще попаднат в тази категория. Тук имаме една свързваща двойка електрони, които заемат един електронен облак. Това е друга свързваща двойка електрони в този електронен облак. Това е друга. И после имаме свободната двойка електрони. Несвързващите електрони също са части с електронна плътност и това е един електронен облак, а после е последната ни свободна двойка тук. Общо 5 електронни облака ограждат централния ни атом. В стъпка 3 прогнозираш геометрията на тези електронни облаци около централния атом. И в предишното видео използвахме теорията за отблъскване на електрони VSEPR, за да поговорим защо 5 електронни облака ще образуват тристенна двупирамидална геометрия. Те ще се отблъснат колкото е възможно повече. Оказва се, че това тук е тристенно двупирамидална геометрия. Електронните облаци тук ще са в същата геометрия. Единствената сложна част при тази точкова структура е къде поставяш свободните двойки електрони. Свободните двойки електрони заемат повече пространство. Тези несвързващи свободни двойки електрони заемат повече място от свързващите електрони и, следователно отблъскват повече, така че е много важно за цялостната структура на молекулата къде ще ги поставиш. В предишното видео говорихме в детайли за факта, че ще поставиш несвързващите електрони, или свободните двойки електрони, в екваторната позиция, за да минимизираш отблъскването на електронната двойка. И ще направиш същото нещо тук. Ще поставим свободните двойки електрони екваторно. Нека поставя централния хлорен атом. Ще поставя една свободна двойка електрони екваторно, а после другата свободна двойка електрони също екваторно. Това означава, че имам още едно място. Ще поставя един от тези флуорни атоми в последната екваторна позиция. Това ми оставя още 2 флуорни атома, които ще поставим напречно. Един флуорен атом напречно тук и един флуорен атом напречно тук. Отново, поставянето на свободните двойки екваториално минимизира отблъскването на електронните двойки и гледай предишното видео за повече информация за това. Това е по-сложен пример от онзи, за който говорих в предишното видео, но същите идеи са приложими и тук. Вероятно мога да направя цяло видео само за тази молекула, но нямаме време за това. Когато говориш за 5 електронни облака, просто мисли за поставяне на свободните двойки в екваторна позиция. И сега тук имаме цялостната структура. Нека поговорим за крайната форма. Когато говориш за крайната форма, игнорираш всички свободни двойки и прогнозираш геометрията на молекулата. Ако игнорираме свободните двойки, нека начертая това отново. Ще поставим хлора тук. Това е нашият хлор. Игнорираме свободните двойки. Имаме два напречни флуорни атома, а после имаме екваторния флуорен атом на 90 градуса към напречните флуорни атоми. И това е, разбира се, идеален ъгъл на връзката. Нека поговорим за ъглите на връзката. Ако погледнеш формата, изглежда тези тук са линейни, а това е на 90 градуса към това и можеш да видиш един вид Т форма. И наричаме формата на тази молекула... Т форма. Понеже игнорираме свободните двойки електрони и виждаме Т форма тук, така че това е Т-формена геометрия. Що се отнася до идеалните ъгли на връзката, след като е Т-формена, това улеснява нещата. Можеш да мислиш за твоите ъгли на връзката. Очакваш тук да намериш 90-градусов ъгъл на връзката за ъгъла на връзката флуор-хлор-флуор и после 180 градуса от тази страна. Но, отново, това са идеалните ъгли на връзката. Това ще прогнозираш, когато мислиш за проста Т форма. Реалните ъгли на връзката ще трябва да получиш експериментално. Т форма. Добре. Нека направим още един пример за 5 електронни облака. Това е трийодидният йон, тоест I3 с отрицателен заряд. Трябва да начертаем точковите структури и ни трябват валентни електрони. Йодът е в седма група, 7 по 3 на дава 21 валентни електрона. Но това е йон, има отрицателен заряд. Има един допълнителен електрон, така че трябва да добавим 1 към това. 21 + 1 ни дава общо 22 валентни електрона, които да покажем в точковата структура. Имаме 3 йодни атома и можем да ги покажем свързани, ето така. И вече представихме 4 валентни електрона, 2 тук и 2 тук. 22 минус 4 означава, че имаме 18 останали валентни електрона. И започваме, като поставяме тези останали валентни електрони към крайните си атоми, които са атомите йод. Ще мислим за крайните атоми, като че следват октетното правило. Ще поставим още 6 електрона към всеки йоден атом, за да дадем един октет на всеки йоден атом. Току-що представих още 12 валентни електрона. 18 минус 12 ни дава 6 останали валентни електрона. И тези останали електрони, разбира се, ще бъдат назначени към централния атом. И с 6 валентни електрона ще очакваш 3 свободни двойки електрони. Нека поставим последните 6 валентни електрона към централния йод под вида на 3 свободни двойки. И, след като това е йон, трябва да поставим това в скоби и да поставим -1 заряд отвън. Това е точковата ни структура. Ако погледнем централния йоден атом, той отново превишава нашия октет. Отново, не е проблем йодът да увеличи валентния си слой, поради позицията му в периодичната таблица. Ако поставиш формален заряд към този йоден атом, виждаш, че това е -1 формален заряд, което, отново, предпочитам винаги да правя, за да ми помогне малко по-добре да разбера какво става тук. Това е точкова структура, която е логична и следва всичките ни правила. Нека се върнем тук горе към следващата стъпка. В стъпка 1, вече начертахме точковата структура, за да покажем валентните си електрони. В стъпка 2 броим електронните облаци около централния атом. Нека погледнем централния си атом и да намерим колко електронни облака го ограждат. И тези свързващи електрони са един електронен облак. Тези свързващи електрони са един електронен облак. И несвързващите ни електрони, свободните двойки електрони, също са области електронна плътност. И можеш да видиш, че имаме общо 5 електронни облака и за тази структура. За 5 електронни облака, това ще е тристенно двупирамидално подреждане на електронните облаци около централния атом. Нека поставим централния атом тук. Мислим за електронните си облаци като за тристенно двупирамидално подреждане. Виждали сме, че поставяме свободни двойки електрони в екваторни позиции, за да минимизираме отблъскването на електронната двойка. Имаме 3 свободни двойки електрони, които ограждат централния атом йод. Ще поставим тези 3 свободни двойки екваторно. Имаме 3 свободни двойки екваторно, ето така, и после все още имаме 2 атома йод. Един атом йод ще трябва да дойде напречно ето тук. И същото нещо важи за този йоден атом тук долу. И просто ще оставя свободните двойки електрони. Така ще изглежда нашият йон. Нека се върнем към стъпките си. Да видим, вече направихме стъпка 3. Прогнозирахме геометрията на електронните облаци като тристенно двупирамидална. Но когато опитваш да прогнозираш геометрията на, в този случай, един йон, игнорираш всички свободни двойки електрони. Нека се върнем обратно и да погледнем отново. Ще игнорираме свободните двойки електрони около централния атом. И когато направим това, гледаме формата. Можем да видим, че формата е просто права линия, тоест казваме, че това е линейна форма. Това е линейна форма и, след като е линейна, ще прогнозираме ъгъла на връзката да е приблизително 180 градуса, след като това е права линия. И това е начинът да подходим към чертаенето на тази точкова структура. И направихме 4 примера за 5 електронни облака. И всеки пример беше малко по-различен, що се отнася до брой свободни двойки около централния атом.