Отблъскване на електронните двойки във валентния слой при 6 електронни облака

В това видео ще приложим теорията за отблъскване на електронните двойки във валентния слой (VSEPR) към 6 електронни облака. Ако целта ни е да намерим формата на молекулата на серния хексафлуорид, отново започваме с точковата структура. Сярата е в група 6 на периодичната таблица, тоест 6 валентни електрона. Флуорът е в седма група, седем валентни електрона, но имам 6 такива. 7 по 6 ми дава 42 и 42 плюс 6 ми дава 48 валентни електрона, които трябва да покажем в точковата си структура. Сярата отива в центъра, поставяме сярата тук. И ограждаме сярата с 6 флуорни атома. Нека поставя тези 6 флуорни атома, които ограждат нашата сяра. Следващата стъпка е да видим колко валентни електрона сме показали дотук. Ще ги подчертая – 2, 4, 6, 8, 10 и 12. 48 минус 12 ми дава 36 останали валентни електрони, които поставяме към крайните атоми, които са флуорните. Флуорът ще следва октетното правило. След като всеки флуорен атом вече е ограден от 2 електрона, ще дадем на всеки флуорен атом още по 6. Като дадем на всеки флуорен атом по още 6, сега всеки флуорен атом има един октет електрони около себе си. Ако добавям 6 електрона към 6 атома, 6 по 6 е 36. Следователно сега представих всички валентни електрони. И сме готови с точковата си структура. Можем да преминем към втора стъпка и да преброим електронните облаци, които ограждат централния атом. Области електронна плътност. Тези свързващи се електрони тук, това е една област електронна плътност. И мога да продължа чак дотук. Всички тези свързващи електрони, които ограждат сярата, са области електронна плътност. Следователно ги приемаме за електронни облаци. Теорията VSEPR ни казва, че тези валентни електрони са отрицателно заредени и следователно ще се отблъснат и ще опитат да се отдалечат колкото е възможно повече. Когато имаш 6 електронни облака, те ще сочат към ъглите на един правилен осмостен, за да опитат да се отдалечат колкото е възможно повече. Осмостен с 8 страни. Нека видя дали мога да скицирам един осмостен. Да видим дали мога да направя това. Малко е сложно за чертане. Ако приемем, че сярата е в центъра, нека поставим една точка тук и да започнем да свързваме правите. Изглежда подобно на това. Нека направим това и да поставим точка тук долу. И свързваме тези прави. Отново, това е просто приблизителна скица на един осмостен. Нещо подобно. Ако помислиш къде са флуорните атоми – ето тук. Това тук е един флуорен атом. Това тук е един флуорен атом. В тези ъгли, можеш да помислиш, че тук има един флуорен атом. Това е нашият осмостен. Това е стъпка 3. Електронните облаци около централния атом обитават осмостенна геометрия. Стъпка 4, игнорирай всички свободни двойки около централния атом и прогнозирай геометрията на молекулата. След като нямаме свободни двойки на централната сяра, геометрията на молекулата е същата като геометрията на електронните облаци. Следователно можем да кажем, че серният хексафлуорид е осмостенна молекула. Нека запишем осмостенна тук. Що се отнася до ъгли на връзката, нека анализираме чертежа си. Ако погледна горния флуорен атом и продължа право на долу като една ос до този друг флуорен атом, очакваме един от идеалните ъгли на връзката да е 180 градуса за този осмостен тук. И другите идеални ъгли на връзката ще са 90 градуса. Ако помисля за оста, която току-що начертах, и ъгъла, който прави с тази тук, това е също 90 градуса. И, отново, навсякъде, където погледнеш, също ще получиш 90 градуса. Нека сменя цветовете и можем да разгледаме друг ъгъл на връзката тук. Този ъгъл на връзката също ще е 90 градуса. За един осмостен всички 6 позиции – имаме 6 флуорни атома, които заемат 6-те позиции – са еквивалентни. Те са идентични, което означава, че при осмостенното подреждане нямаме напречни или екваториални групи. Това прави живота ни по-лесен, понеже във видеата с 5-те електронни облака трябваше да помислим за напречните и екваториалните групи. Нека направим пример за бромиден пентафлуорид, BrF5. Бромът има 7 валентни електрони. Той е в седма група. Флуорът също е в 7 група и имам 5 флуорни атома. 7 по 5 ми дава 35. 35 плюс 7 ми дава 42 валентни електрона. Бромът отива в центъра и е свързан с 5 флуорни атома. Мога да поставя тези 5 флуорни атома около централния атом. Представихме, да видим, 2, 4, 6, 8 и 10 валентни електрона дотук. 42 минус 10 е 32 валентни електрона. И ще започнем да поставяме тези останали електрони към крайните атоми, които са флуорните атоми. Отново ще дадем на всеки флуорен атом един октет. И ще поставим още 6 валентни електрона около всеки флуорен атом. И поставяме още 6 електрона около 5 атома. 6 по 5 е 30. 32 минус 30 ми дава 2 останали валентни електрона. И когато имаш останали валентни електрона, след като ги поставиш към крайните атоми, поставяш ги около централния атом. И ще има една свободна двойка електрони около централния атом бром, ето така. Начертахме точковата си структура. Нека се върнем тук горе и отново да погледнем стъпките си. Начертахме точковата си структура, след което броим електронните облаци, които ограждат централния атом. После трябва да прогнозираме геометрията на тези електронни облаци. Да разгледаме централния бромен атом тук и да видим колко електронни облака имаме. Ще имаме тези свързващи електрони, една област електронна плътност, тези свързващи електрони, тези свързващи електрони. И продължаваме. Всички тези са електронни облаци. Общо 5. И после, помни, тези несвързващи електрони, тази свободна двойка електрони, също са област електронна плътност. Тоест имаме 6 електронни облаци. Видяхме в предишния пример, че, когато имаш 6 електронни облака, електронните облаци ще искат да сочат към ъглите на един правоъгълен осмостен. Ще имаш осмостенна геометрия за електронните си облаци. Но нека да помислим за това. Къде ще поставим тази свободна двойка електрони в един осмостен? След като всички 6 позиции са идентични, няма значение къде ще поставиш свободната двойка електрони. И да видим дали мога набързо да скицирам формата. Ако начертая един атом бром тук, ще поставя един флуорен атом в тази посока, друг флуорен атом назад, този, излизащ малко насам, и още един, преминаващ настрани. И после ще поставя един флуорен атом насам, а после ще поставя свободната двойка електрони тук долу. Отново, няма значение коя позиция ще избера, след като всички те са идентични. Избрах тази, понеже е малко по-лесно да се види геометрията. Понеже когато гледаш геометрията на молекулата, игнорираш всички свободни двойки електрони около централния атом. И ако сега игнорираме тази двойка свободни електрони и разгледаме формата – да видим дали можем да свържем точките. Ще свържем това в една форма. Тук имаме квадратна основа. И ако я свържем с този горен флуорен атом, това е един вид пирамида. Имаме пирамида с квадратна основа. Наричаме това квадратно пирамидална форма. Нека запиша това. Формата се нарича квадратно пирамидална. Що се отнася до ъгли на връзката, знаем, че идеалните ъгли на връзката ще са 90 градуса. Ако погледнем това – нека използваме зелено. Точно както говорихме преди. Този ъгъл на връзката е 90 градуса. Този ъгъл на връзката тук е 90 градуса. Всички идеални ъгли на връзката за квадратно пирамидална геометрия са 90 градуса. Нека направим още един пример за 6 електронни облака. Това е ксенонен тетрафлуорид. Трябва да намерим валентните си електрони. Ксенонът е в осма група, 8 валентни електрони. Флуорът е в седма група. 7 валентни електрона по 4 дава 28. 28 плюс 8 прави 36 валентни електрони. Ксенонът отива в центъра. Поставяме ксенона в центъра. И ксенонът е свързан с 4 флуорни атома. Поставяме нашите 4 флуорни атома около ксенона. Да видим, представихме 2, 4, 6 и 8 валентни електрона. 36 минус 8 ще ми даде 28 останали валентни електрона, които ще поставим към крайните флуорни атоми. Всеки флуорен атом ще получи един октет. Трябва да поставим 6 валентни електрона към всеки от флуорните ни атоми. Ще представим още 6 електрона на 4 атома. 6 по 4 е 24. 28 минус 24 ни дава 4 останали валентни електрона. И ще поставим тези към централния атом тук, тоест ще ги поставим към ксенона. Добавяме тези 4 електрона под формата на две свободни двойки към централния атом. Добре. Нека се върнем и да освежим паметта си по отношение на какво правим, след като начертаем точковата структура. След като начертаеш точковата структура, броиш електронните облаци. И после прогнозираш геометрията на тези електронни облаци. Нека преброим електронните облаци. Области електронна плътност. Можем да видим, че тези свързващи електрони са един електронен облак и същото важи за тези свързващи електрони, както и за тези тук. И в този пример имаме 2 свободни двойки електрони и всяка от тях е една област електронна плътност. И в този пример имаме общо 6 електронни облака. Отново, 6 електронни облака, те ще искат да се отдалечат възможно най-много. Те ще са в осмостенно подреждане. Да видим дали можем отново да скицираме тази молекула. Ако свободните двойки електрони искат да се отдалечат възможно най-много, ще поставим тези свободни двойки на 180 градуса една от друга. Това е една свободна двойка, а това е другата свободна двойка. Толкова могат да се отдалечат. И ще поставим флуорните атоми тук. Това е един флуорен атом. Това ще е друг флуорен атом. и после тук ще имаме още два. Ще пробвам да скицирам формата на ксенонен тетрафлуорид. Помни, когато прогнозираш геометрията на молекулата, игнорираш свободните двойки електрони. И така е много по-лесно да видим, че имаме един квадрат, който е равнинен. Наричаме това квадратно равнинна форма. Геометрията е квадратно равнинна. А идеалните ъгли на връзката са по 90 градуса. Нека покажа това набързо. Що се отнася до ъгли на връзката, всичко тук за квадратно равнинната връзка ще е 90 градуса. Така подхождаме към 6 електронни облака. И първият ни пример имаше 0 свободни двойки електрони около централния атом. Вторият ни пример имаше 1 свободна двойка. И третият пример имаше 2 свободни двойки. И въпреки че електронните облаци имат същата геометрия, реалната молекула има различна форма, понеже игнорираш свободните двойки електрони на централния атом.