Wissenschaft

Elektronendomänendefinition und VSEPR-Theorie

In der Chemie bezieht sich die Elektronendomäne auf die Anzahl der Einzelpaare oder Bindungsstellen um ein bestimmtes Atom in einem Molekül. Elektronendomänen können auch als Elektronengruppen bezeichnet werden. Die Bindungsposition ist unabhängig davon, ob es sich bei der Bindung um eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung handelt.

Wichtige Imbissbuden: Elektronendomäne

  • Die Elektronendomäne eines Atoms ist die Anzahl der Einzelpaare oder chemischen Bindungsstellen, die es umgeben. Es gibt die Anzahl der Orte an, an denen Elektronen erwartet werden.
  • Wenn Sie die Elektronendomäne jedes Atoms in einem Molekül kennen, können Sie dessen Geometrie vorhersagen. Dies liegt daran, dass sich Elektronen um ein Atom verteilen, um die Abstoßung untereinander zu minimieren.
  • Die Elektronenabstoßung ist nicht der einzige Faktor, der die Molekülgeometrie beeinflusst. Elektronen werden von positiv geladenen Kernen angezogen. Die Kerne wiederum stoßen sich gegenseitig ab.

 

Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßungstheorie

Stellen Sie sich vor, Sie binden zwei Luftballons an den Enden zusammen. Die Ballons stoßen sich automatisch ab. Fügen Sie einen dritten Ballon hinzu, und das Gleiche passiert, sodass die gebundenen Enden ein gleichseitiges Dreieck bilden. Fügen Sie einen vierten Ballon hinzu, und die gebundenen Enden richten sich in eine tetraedrische Form um.

Das gleiche Phänomen tritt bei Elektronen auf. Elektronen stoßen sich gegenseitig ab. Wenn sie also nahe beieinander platziert werden, organisieren sie sich automatisch in einer Form, die Abstoßungen zwischen ihnen minimiert. Dieses Phänomen wird als VSEPR oder Valence Shell Electron Pair Repulsion beschrieben.

Die Elektronendomäne wird in der VSEPR- Theorie verwendet, um die Molekülgeometrie eines Moleküls zu bestimmen. Die Konvention besteht darin, die Anzahl der Bindungselektronenpaare durch den Großbuchstaben X, die Anzahl der Einzelelektronenpaare durch den Großbuchstaben E und den Großbuchstaben A für das Zentralatom des Moleküls (AX n E m ) anzugeben . Denken Sie bei der Vorhersage der Molekülgeometrie daran, dass die Elektronen im Allgemeinen versuchen, den Abstand voneinander zu maximieren, sie werden jedoch von anderen Kräften beeinflusst, z. B. der Nähe und Größe eines positiv geladenen Kerns.

Beispielsweise hat CO 2 zwei Elektronendomänen um das zentrale Kohlenstoffatom. Jede Doppelbindung zählt als eine Elektronendomäne.

 

Elektronendomänen mit der Molekülform in Beziehung setzen

Die Anzahl der Elektronendomänen gibt die Anzahl der Stellen an, an denen Sie Elektronen um ein Zentralatom finden können. Dies bezieht sich wiederum auf die erwartete Geometrie eines Moleküls. Wenn die Elektronendomänenanordnung verwendet wird, um das Zentralatom eines Moleküls zu beschreiben, kann sie als Elektronendomänengeometrie des Moleküls bezeichnet werden. Die Anordnung der Atome im Raum ist die Molekülgeometrie.

Beispiele für Moleküle, ihre Elektronendomänengeometrie und Molekülgeometrie umfassen:

  • AX 2 – Die Zwei-Elektronen-Domänenstruktur erzeugt ein lineares Molekül mit um 180 Grad voneinander entfernten Elektronengruppen. Ein Beispiel für ein Molekül mit dieser Geometrie ist CH 2=C=CH 2 , das zwei H 2 C-C-Bindungen aufweist, die einen 180-Grad-Winkel bilden. Kohlendioxid (CO 2 ) ist ein weiteres lineares Molekül, das aus zwei OC-Bindungen besteht, die 180 Grad voneinander entfernt sind.
  • AX 2 E und AX 2 E 2 – Wenn zwei Elektronendomänen und ein oder zwei einzelne Elektronenpaare vorhanden sind, kann das Molekül eine gebogene Geometrie aufweisen. Einzelelektronenpaare tragen wesentlich zur Form eines Moleküls bei. Wenn es ein einzelnes Paar gibt, ist das Ergebnis eine trigonale planare Form, während zwei einzelne Paare eine tetraedrische Form erzeugen.
  • AX 3 – Das Drei-Elektronen-Domänensystem beschreibt eine trigonale planare Geometrie eines Moleküls, bei der vier Atome so angeordnet sind, dass sie Dreiecke zueinander bilden. Die Winkel summieren sich auf 360 Grad. Ein Beispiel für ein Molekül mit dieser Konfiguration ist Bortrifluorid (BF 3 ), das drei FB-Bindungen aufweist, die jeweils 120-Grad-Winkel bilden.

 

Verwenden von Elektronendomänen zum Ermitteln der Molekülgeometrie

So prognostizieren Sie die Molekülgeometrie mithilfe des VSEPR-Modells:

  1. Skizzieren Sie die Lewis-Struktur des Ions oder Moleküls.
  2. Ordnen Sie die Elektronendomänen um das Zentralatom an, um die Abstoßung zu minimieren.
  3. Zählen Sie die Gesamtzahl der Elektronendomänen.
  4. Verwenden Sie die Winkelanordnung der chemischen Bindungen zwischen den Atomen, um die Molekülgeometrie zu bestimmen. Beachten Sie, dass Mehrfachbindungen (dh Doppelbindungen, Dreifachbindungen) als eine Elektronendomäne gelten. Mit anderen Worten, eine Doppelbindung ist eine Domäne, nicht zwei.

 

Quellen

Jolly, William L. „Moderne anorganische Chemie.“ McGraw-Hill College, 1. Juni 1984.

Petrucci, Ralph H. „Allgemeine Chemie: Prinzipien und moderne Anwendungen.“ F. Geoffrey Herring, Jeffry D. Madura et al., 11. Auflage, Pearson, 29. Februar 2016.

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