Skip to main content
Global

7.7: Muundo wa Masi na Polarity

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    188854

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

    • Kutabiri miundo ya molekuli ndogo kwa kutumia valence shell elektroni jozi repulsion (VSEPR) nadharia
    • Eleza dhana za vifungo vya polar covalent na polarity ya Masi
    • Tathmini polarity ya molekuli kulingana na bonding yake na muundo

    Hadi sasa, tumetumia miundo miwili ya Lewis kuwakilisha molekuli. Hata hivyo, muundo Masi ni kweli tatu-dimensional, na ni muhimu kuwa na uwezo wa kuelezea vifungo Masi katika suala la umbali wao, pembe, na mipango jamaa katika nafasi (Kielelezo 7.14). Pembe ya dhamana ni pembe kati ya vifungo vyovyote viwili vinavyojumuisha atomu ya kawaida, kwa kawaida hupimwa kwa digrii. Umbali wa dhamana (au urefu wa dhamana) ni umbali kati ya viini vya atomi mbili zilizounganishwa kando ya mstari wa moja kwa moja kujiunga na nuclei. Umbali wa dhamana hupimwa katika Ångstroms (1 Å = 10 —10 m) au picometers (1 pm = 10 —12 m, 100pm = 1 Å).

    Jozi ya picha zinaonyeshwa. Picha ya kushoto inaonyesha atomi ya kaboni yenye atomi tatu zilizounganishwa katika mpangilio wa pembetatu kuzunguka. Kuna atomi mbili za hidrojeni zilizounganishwa upande wa kushoto wa kaboni na angle kati yao inaitwa, “digrii 118" na, “Bond angle.” Kaboni pia huunganishwa mara mbili kwa atomu ya oksijeni. dhamana mara mbili ni kivuli na kuna mabano ambayo maandiko dhamana, “Bond urefu (angstrom), (kituo cha kituo cha), "na, “1.21 angstrom.” Picha sahihi inaonyesha mfano wa mpira-na-fimbo wa vipengele sawa. Atomi za hidrojeni ni nyeupe, atomi ya kaboni ni nyeusi, na atomi ya oksijeni ni nyekundu.
    Kielelezo 7.14 umbali wa dhamana (urefu) na pembe zinaonyeshwa kwa molekuli ya formaldehyde, H 2 CO.

    Nadharia ya VSEPR

    Valence shell elektroni-jozi repulsion nadharia (VSEPR nadharia) inatuwezesha kutabiri muundo Masi, ikiwa ni pamoja na pembe takriban dhamana kuzunguka atomu ya kati, ya molekuli kutoka uchunguzi wa idadi ya vifungo na jozi elektroni lone katika muundo wake Lewis. Mfano wa VSEPR unafikiri kwamba jozi za elektroni katika shell ya valence ya atomi ya kati itachukua mpangilio ambao hupunguza repulsions kati ya jozi hizi za elektroni kwa kuongeza umbali kati yao. Electroni katika shell ya valence ya atomi ya kati huunda jozi za elektroni, ziko hasa kati ya atomi zilizounganishwa, au jozi pekee. Kupinduliwa kwa umeme kwa elektroni hizi kunapungua wakati mikoa mbalimbali ya wiani wa juu wa elektroni huchukua nafasi mbali na kila mmoja iwezekanavyo.

    Nadharia ya VSEPR inatabiri mpangilio wa jozi za elektroni karibu na kila atomu ya kati na, kwa kawaida, mpangilio sahihi wa atomi katika molekuli. Tunapaswa kuelewa, hata hivyo, kwamba nadharia inazingatia tu repulsions elektroni-jozi. Mwingiliano mwingine, kama vile repulsions nyuklia nyuklia na vivutio nyuklia elektroni, pia ni kushiriki katika mpangilio wa mwisho kwamba atomi kupitisha katika muundo fulani Masi.

    Kama mfano rahisi wa nadharia ya VSEPR, hebu kutabiri muundo wa molekuli ya gesi BeF 2. Muundo wa Lewis wa BeF 2 (Kielelezo 7.15) unaonyesha jozi mbili tu za elektroni karibu na atomi kuu ya beryllium. Kwa vifungo viwili na hakuna jozi pekee za elektroni kwenye atomi ya kati, vifungo viko mbali mbali iwezekanavyo, na kupinduliwa kwa umeme kati ya mikoa hii ya wiani wa juu wa elektroni hupunguzwa hadi kiwango cha chini wakati wako pande tofauti za atomi kuu. Pembe ya dhamana ni 180° (Kielelezo 7.15).

    Muundo wa Lewis unaonyeshwa. Atomu ya fluorini yenye jozi tatu za elektroni ni moja iliyounganishwa na atomu ya berili ambayo ni moja inayounganishwa na atomi ya fluorini yenye jozi tatu za elektroni. Pembe ya vifungo kati ya atomi mbili za fluorini na atomi ya beryllium inaitwa, “digrii 180.”
    Kielelezo 7.15 Molekuli ya BeF 2 inachukua muundo wa mstari ambao vifungo viwili ni mbali mbali iwezekanavyo, kwa pande tofauti za atomi ya Kuwa.

    Kielelezo 7.16 unaeleza hii na nyingine jiometri elektroni-jozi kwamba kupunguza repulsions kati ya mikoa ya high elektroni wiani (vifungo na/au jozi lone). Mikoa miwili ya wiani wa elektroni karibu na atomi kuu katika molekuli huunda jiometri ya mstari; mikoa mitatu huunda jiometri ya trigonal; mikoa minne huunda jiometri ya tetrahedral; mikoa mitano huunda jiometri ya bipyramidal ya trigonal; na mikoa sita huunda jiometri ya octahedral.

    Jedwali yenye safu nne na nguzo sita zinaonyeshwa. Safu ya kichwa ina maneno, “Idadi ya mikoa,” “Mpangilio wa anga,” “Nukuu ya kabari/Dash,” na “Mkoa wa Electron Jiometri.” Mstari wa kwanza unasoma: “Mikoa miwili ya wiani wa juu wa elektroni (vifungo na/au jozi zisizo na ushirikiano)”, “Mikoa mitatu ya wiani wa juu wa elektroni (vifungo na/au jozi zisizo na ushirikiano),” “Mikoa mitano ya wiani wa juu wa elektroni (vifungo na/au jozi zisizoshirikiwa),” na “mikoa sita ya wiani high elektroni (vifungo na/au jozi unshared).” Mstari wa pili unaonyesha michoro ya orbitals. Picha ya kwanza inaonyesha orbs mbili za mviringo na mshale unaoonyesha angle ya digrii 180. Picha ya pili inaonyesha orbs tatu za mviringo na mshale unaoonyesha angle ya digrii 120. Picha ya tatu inaonyesha orbs nne za mviringo na mshale unaoonyesha angle ya digrii 109.5. Picha ya nne inaonyesha orbs tano za mviringo na mshale unaoonyesha angle ya digrii 90 na 120. Picha ya tano inaonyesha orbs sita za mviringo na mshale unaoonyesha angle ya digrii 90. Mstari wa tatu una miundo ya Lewis. Muundo wa kwanza unaonyesha atomu ya berili moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni. Muundo wa pili unaonyesha atomu ya boroni moja iliyounganishwa na atomi tatu za hidrojeni. Muundo wa tatu unaonyesha atomi ya kaboni moja iliyounganishwa na atomi nne za hidrojeni. Muundo wa nne unaonyesha atomi ya fosforasi moja iliyounganishwa na atomi tano za fluorini. Muundo wa tano unaonyesha atomi ya sulfuri moja iliyounganishwa na atomi sita za fluorini. Mstari wa nne una maneno “Linear; Angle ya shahada 180,” Mpango wa Trigonal; pembe zote 120 digrii,” “Tetrahedral; pembe zote 109.5 digrii,” “Trigonal bipyramidal; pembe za digrii 90 na digrii 120. Atomi iliyounganishwa inaweza kuwa ya usawa, (katika ndege ya pembetatu), au axial, (juu ya ndege ya pembetatu),” na “Octahedral; digrii 90 au digrii 180.”
    Kielelezo 7.16 jiometri za msingi za elektroni-jozi zilizotabiriwa na nadharia ya VSEPR kuongeza nafasi karibu na eneo lolote la wiani wa elektroni (vifungo au jozi lone).

    Electron-jozi jiometri dhidi ya Masi Muundo

    Ni muhimu kutambua kwamba jiometri ya jozi ya elektroni karibu na atomi ya kati si kitu kimoja na muundo wake wa Masi. jiometri elektroni-jozi inavyoonekana katika Kielelezo 7.16 kuelezea mikoa yote ambapo elektroni ziko, vifungo pamoja na jozi lone. Muundo wa molekuli huelezea eneo la atomi, si elektroni.

    Tunatofautisha kati ya hali hizi mbili kwa kutaja jiometri inayojumuisha jozi zote za elektroni jiometri ya jozi ya elektroni. Muundo unaojumuisha tu uwekaji wa atomi katika molekuli huitwa muundo wa Masi. Jiometri za jozi za elektroni zitakuwa sawa na miundo ya molekuli wakati hakuna jozi za elektroni pekee kuzunguka atomu ya kati, lakini zitakuwa tofauti wakati kuna jozi za pekee zilizopo kwenye atomu ya kati.

    Kwa mfano, molekuli ya methane, CH 4, ambayo ni sehemu kubwa ya gesi asilia, ina jozi nne za elektroni karibu na atomi kuu ya kaboni; jiometri ya jozi ya elektroni ni tetrahedral, kama ilivyo muundo wa Masi (Kielelezo 7.17). Kwa upande mwingine, molekuli ya amonia, NH 3, pia ina jozi nne za elektroni zinazohusishwa na atomi ya nitrojeni, na hivyo ina jiometri ya jozi ya elektroni ya tetrahedral. Moja ya mikoa hii, hata hivyo, ni jozi pekee, ambayo haijumuishwa katika muundo wa Masi, na jozi hii pekee huathiri sura ya molekuli (Kielelezo 7.18).

    Muundo wa Lewis unaonyesha atomu ya kaboni moja iliyounganishwa na atomi nne za hidrojeni. Mfumo huu unatumia wedges na dashes ili kuifanya muonekano wa mwelekeo wa tatu.
    Kielelezo 7.17 Mfumo wa Masi ya molekuli ya methane, CH 4, unaonyeshwa kwa utaratibu wa tetrahedral wa atomi za hidrojeni. VSEPR miundo kama hii ni mara nyingi inayotolewa kwa kutumia kabari na dash nukuu, ambapo mistari imara kuwakilisha vifungo katika ndege ya ukurasa, wedges imara kuwakilisha vifungo kuja nje ya ndege, na mistari dashed kuwakilisha vifungo kwenda chini katika ndege.
    Picha tatu zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a,” “b,” na “c.” Image a inaonyesha nitrojeni atomi moja Bonded kwa atomi tatu hidrojeni. Kuna orbs nne za mviringo zinazozunguka kila hidrojeni na moja inakabiliwa mbali na molekuli iliyobaki. Orbs hizi ziko katika utaratibu wa tetrahedral. Image b inaonyesha mpira-na-fimbo mfano wa nitrojeni moja Bonded kwa atomi tatu hidrojeni. Image c ni sawa na picha a, lakini kuna nne ikiwa, mbili inaongozwa mishale kwamba mduara molekuli na ni lebo, “106.8 digrii.”
    Kielelezo 7.18 (a) Jiometri ya jozi ya elektroni kwa molekuli ya amonia ni tetrahedral na jozi moja moja na vifungo vitatu. (b) Muundo wa Masi ya piramidi ya trigonal hutambuliwa kutoka jiometri ya jozi ya elektroni. (c) Pembe halisi za dhamana zinatoka kidogo kutoka pembe za idealized kwa sababu jozi pekee huchukua eneo kubwa la nafasi kuliko vifungo moja, na kusababisha angle ya HNH kuwa ndogo kidogo kuliko 109.5°.

    Kama inavyoonekana katika Kielelezo 7.18, kuvuruga ndogo kutoka pembe bora katika Kielelezo 7.16 inaweza kusababisha tofauti katika repulsion kati ya mikoa mbalimbali ya wiani elektroni. Nadharia ya VSEPR inatabiri upotovu huu kwa kuanzisha utaratibu wa repulsions na utaratibu wa kiasi cha nafasi inayotumiwa na aina mbalimbali za jozi za elektroni. Utaratibu wa repulsions ya jozi ya elektroni kutoka kwa repulsion kubwa hadi angalau ni:

    jozi moja ya jozi moja>jozi moja-bonding jozi>jozi ya kuunganisha jozi-bondingjozi moja ya jozi moja>jozi moja-bonding jozi>jozi ya kuunganisha jozi-bonding

    Utaratibu huu wa kupinduliwa huamua kiasi cha nafasi inayotumiwa na mikoa tofauti ya elektroni. Jozi moja ya elektroni inachukua eneo kubwa la nafasi kuliko elektroni katika dhamana tatu; kwa upande mwingine, elektroni katika dhamana tatu huchukua nafasi zaidi kuliko wale walio katika dhamana mbili, na kadhalika. Utaratibu wa ukubwa kutoka kwa ukubwa hadi mdogo ni:

    jozi moja>dhamana tatu>mara mbili dhamana>dhamana mojajozi moja>dhamana tatu>mara mbili dhamana>dhamana moja

    Fikiria formaldehyde, H 2 CO, ambayo hutumiwa kama kihifadhi kwa vipimo vya kibiolojia na anatomical (Mchoro 7.14). Molekuli hii ina mikoa ya wiani wa juu wa elektroni ambayo inajumuisha vifungo viwili vya moja na dhamana moja mara mbili. Jiometri ya msingi ni planar ya trigonal yenye pembe za dhamana 120°, lakini tunaona kwamba dhamana mara mbili husababisha pembe kubwa kidogo (121°), na angle kati ya vifungo moja ni ndogo kidogo (118°).

    Katika molekuli ya amonia, atomi tatu za hidrojeni zilizounganishwa na nitrojeni ya kati hazipatikani katika muundo wa gorofa, trigonal planar Masi, bali katika piramidi ya tatu ya trigonal (Kielelezo 7.18) na atomi ya nitrojeni kwenye kilele na atomi tatu za hidrojeni zinazounda msingi. Pembe bora za dhamana katika piramidi ya trigonal zinategemea jiometri ya jozi ya elektroni ya tetrahedral. Tena, kuna upungufu kidogo kutoka kwa bora kwa sababu jozi pekee huchukua mikoa mikubwa ya nafasi kuliko elektroni za kuunganisha. Pembe za dhamana ya H - N-H katika NH 3 ni ndogo kidogo kuliko angle 109.5° katika tetrahedron ya kawaida (Kielelezo 7.16) kwa sababu jozi-bonding jozi repulsion ni kubwa kuliko bonding jozi bonding jozi repulsion (Kielelezo 7.18). Kielelezo 7.19 unaeleza miundo bora Masi, ambayo ni alitabiri kulingana na elektroni-jozi jiometri kwa mchanganyiko mbalimbali ya jozi lone na bonding jozi.

    Jedwali linaonyeshwa kuwa linajumuisha safu sita na nguzo sita. Mstari wa kichwa unasoma: “Idadi ya Mikoa ya Electron,” “jiometri za mkoa wa elektroni; Jozi moja pekee,” “jozi moja moja,” “jozi mbili za pekee,” “jozi tatu za pekee,” na “jozi 4 pekee.” Safu ya kwanza ina namba 2, 3, 4, 5, na 6. Sehemu ya kwanza katika safu ya pili ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X kila upande. Pembe ya vifungo imeandikwa kwa mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “digrii 180.” Muundo umeandikwa, “Linear.” Sehemu ya pili katika safu ya pili ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X pande tatu. Pembe kati ya vifungo imeandikwa na mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “digrii 120.” Muundo huo umeandikwa, “Mpango wa Trigonal.” Sehemu ya tatu katika safu ya pili ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X mara nne. Pembe kati ya vifungo imeandikwa na mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “digrii 109.” Muundo huo umeandikwa, “Tetrahedral.” Nafasi ya nne katika safu ya pili ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X pande tano. Pembe kati ya vifungo imeandikwa kwa mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na maadili “digrii 90 na 120.” Muundo huo umeandikwa, “Trigonal bipyramid.” Sehemu ya tano katika safu ya pili ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X pande sita. Pembe kati ya vifungo imeandikwa na mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “digrii 90.” Muundo huo umeandikwa, “Octahedral.” Nafasi ya kwanza katika safu ya tatu ni tupu ilhali ya pili ina muundo ambao herufi E ni moja iliyounganishwa na herufi X kila upande na ina jozi pekee ya elektroni. Pembe kati ya vifungo imeandikwa kwa mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii 120.” Muundo huo umeandikwa, “Bent au angular.” Sehemu ya tatu katika safu ya tatu ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X mara tatu na kwa jozi moja ya elektroni. Inaandikwa kwa mshale wa mviringo, unaongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii 109.” Muundo huo umeandikwa, “Piramidi ya Trigonal.” Nafasi ya nne katika safu ya tatu ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X pande nne na ina jozi moja ya elektroni. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na maadili, “chini ya 90 na chini ya digrii 120.” Muundo umeandikwa, “Sawhorse au seesaw.” Nafasi ya tano katika safu ya tatu ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X pande tano na ina jozi moja ya elektroni. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii 90.” Muundo huo umeandikwa, “Pyramidal ya mraba.” Nafasi ya kwanza na ya pili katika safu ya nne ni tupu ilhali ya tatu ina muundo ambamo herufi E ni moja iliyounganishwa na herufi X kila upande na ina jozi mbili za elektroni pekee. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii chini ya 109.” Muundo huo umeandikwa, “Bent au angular.” Nafasi ya nne katika safu ya nne ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X mara tatu na kwa jozi mbili za elektroni. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii 90.” Muundo umeandikwa, “T - sura.” Nafasi ya tano katika safu ya nne ina muundo ambao herufi E ni moja iliyounganishwa na barua X pande nne na ina jozi mbili za elektroni. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani “digrii 90.” Muundo huo umeandikwa, “Mpango wa mraba.” Sehemu ya kwanza, ya pili na ya tatu katika safu ya tano ni tupu ilhali ya nne ina muundo ambamo herufi E ni moja iliyounganishwa na herufi X kila upande na ina jozi tatu za elektroni pekee. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani, “digrii 180.” Muundo umeandikwa, “Linear.” Sehemu ya tano katika safu ya tano ina muundo ambao barua E ni moja iliyounganishwa na barua X mara tatu na kwa jozi tatu za elektroni. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani, “chini ya digrii 90.” Muundo umeandikwa, “T - sura.” Sehemu ya kwanza, ya pili, ya tatu, na ya nne katika safu ya sita ni tupu ilhali ya tano ina muundo ambao herufi E ni moja iliyounganishwa na herufi X kila upande na ina jozi nne za elektroni pekee. Pembe ya dhamana imeandikwa na mshale wa mviringo, ulioongozwa mara mbili na thamani “digrii 180.” Muundo umeandikwa, “Linear.” Miundo yote hutumia wedges na dashes kuwapa maonyesho matatu ya mwelekeo.
    Kielelezo 7.19 Miundo ya Masi ni sawa na jiometri ya jozi ya elektroni wakati hakuna jozi pekee zilizopo (safu ya kwanza). Kwa idadi fulani ya jozi za elektroni (mstari), miundo ya Masi kwa jozi moja au zaidi ya pekee imedhamiriwa kulingana na marekebisho ya jiometri inayofanana ya elektroni-jozi.

    Kwa mujibu wa nadharia ya VSEPR, maeneo ya atomu ya terminal (Xs katika Kielelezo 7.19) ni sawa ndani ya mstari, trigonal planar, na tetrahedral elektroni-jozi geometries (safu tatu za kwanza za meza). Haijalishi ambayo X inabadilishwa na jozi pekee kwa sababu molekuli zinaweza kuzungushwa ili kubadilisha nafasi. Kwa trigonal bipyramidal elektroni-jozi jiometri, hata hivyo, kuna mbili tofauti X nafasi, kama inavyoonekana katika Kielelezo 7.20: nafasi axial (kama sisi kushikilia mfano wa trigonal bipyramid na nafasi mbili axial, tuna mhimili karibu ambayo tunaweza mzunguko mfano) na nafasi ya equator (nafasi tatu huunda ikweta karibu katikati ya molekuli). Kama inavyoonekana katika Kielelezo 7.19, nafasi ya axial imezungukwa na pembe za dhamana za 90°, ambapo nafasi ya ikweta ina nafasi zaidi inapatikana kwa sababu ya pembe za dhamana za 120°. Katika jiometri ya trigonal bipyramidal elektroni-jozi, jozi moja daima huchukua nafasi za equator kwa sababu nafasi hizi za wasaa zinaweza kubeba kwa urahisi jozi kubwa za pekee.

    Kinadharia, tunaweza kuja na mipango mitatu iwezekanavyo kwa vifungo vitatu na jozi mbili za pekee kwa molekuli ya ClF 3 (Kielelezo 7.20). Muundo thabiti ni ule unaoweka jozi pekee katika maeneo ya ikweta, kutoa muundo wa Masi ya T.

    Seti nne za picha zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a,” “b,” “c,” na “d.” Kila picha inatenganishwa na mstari wa wima uliopigwa. Image a inaonyesha sita wanakabiliwa, muundo bi-pyramidal ambapo kati wima mhimili kinachoitwa, “Axial,” na ndege usawa ni kinachoitwa, “Equatorial.” Picha b inaonyesha jozi ya michoro katika sura sawa na picha a, lakini katika michoro hizi, kushoto ina atomi ya klorini katikati ilhali haki ina atomi ya klorini katikati, atomi mbili za fluorini kwenye ncha za juu na chini, na fluorini moja katika nafasi ya kushoto ya usawa. Picha c inaonyesha jozi ya michoro katika umbo sawa na picha a, lakini katika michoro hizi, kushoto ina atomi ya klorini katikati ilhali haki ina atomi ya klorini katikati na atomi tatu za fluorini katika kila nafasi ya usawa. Picha d inaonyesha jozi ya michoro katika sura sawa na picha a, lakini katika michoro hizi, kushoto ina chembe ya klorini katikati wakati haki ina chembe ya klorini katikati, atomi mbili za fluorini katika nafasi za usawa, na moja katika nafasi ya chini ya axial.
    Kielelezo 7.20 (a) Katika bipyramid ya trigonal, nafasi mbili za axial ziko moja kwa moja kutoka kwa kila mmoja, wakati nafasi tatu za equator ziko katika mpangilio wa triangular. (b-d) jozi mbili za pekee (mistari nyekundu) katika ClF 3 zina mipangilio kadhaa iwezekanavyo, lakini muundo wa Masi ya T (b) ni moja kwa kweli aliona, sambamba na jozi kubwa lone wote wanaomiliki nafasi za ikweta.

    Wakati atomi ya kati ina jozi mbili za elektroni na mikoa minne ya kuunganisha, tuna jiometri ya jozi ya elektroni ya octahedral. jozi mbili lone ni juu ya pande kinyume ya octahedron (180° mbali), kutoa mraba planar Masi muundo kwamba kupunguza lone jozi repulsions jozi lone (Kielelezo 7.19).

    Kutabiri Electron Jozi Jiometri na Masi Muundo

    Utaratibu unaofuata unatumia nadharia ya VSEPR kuamua jozi za elektroni jiometri na miundo ya masi:

    1. Andika muundo wa Lewis wa molekuli au ioni ya polyatomiki.
    2. Hesabu idadi ya mikoa ya wiani wa elektroni (jozi pekee na vifungo) karibu na atomi kuu. Dhamana moja, mara mbili, au tatu huhesabu kama kanda moja ya wiani wa elektroni.
    3. Tambua jiometri ya jozi ya elektroni kulingana na idadi ya mikoa ya wiani wa elektroni: linear, trigonal planar, tetrahedral, trigonal bipyramidal, au octahedral (Kielelezo 7.19, safu ya kwanza).
    4. Tumia idadi ya jozi pekee ili kuamua muundo wa Masi (Kielelezo 7.19). Ikiwa mpangilio zaidi ya moja wa jozi pekee na vifungo vya kemikali inawezekana, chagua moja ambayo itapunguza repulsions, kukumbuka kwamba jozi pekee huchukua nafasi zaidi kuliko vifungo vingi, ambavyo huchukua nafasi zaidi kuliko vifungo moja. Katika mipangilio ya bipyramidal ya trigonal, kupinduliwa kunapungua wakati kila jozi pekee iko katika nafasi ya usawa. Katika mpangilio wa octahedral na jozi mbili za pekee, kupinduliwa kunapungua wakati jozi pekee ziko kwenye pande tofauti za atomi kuu.

    Mifano zifuatazo zinaonyesha matumizi ya nadharia ya VSEPR kutabiri muundo wa masi ya molekuli au ioni ambazo hazina jozi pekee za elektroni. Katika kesi hiyo, muundo wa Masi ni sawa na jiometri ya jozi ya elektroni.

    Mfano 7.11

    Kutabiri elektroni-jozi Jiometri na Masi Muundo: CO 2 na BCl 3

    Kutabiri elektroni-jozi jiometri na muundo Masi kwa kila moja ya yafuatayo:

    (a) dioksidi kaboni, CO 2, molekuli zinazozalishwa na mwako wa mafuta

    (b) boron trichloride, BCl 3, muhimu viwanda kemikali

    Suluhisho

    (a) Tunaandika muundo wa Lewis wa CO 2 kama: Muundo wa Lewis unaonyesha atomu ya kaboni iliyofungwa mara mbili kwenye pande zote mbili za kushoto na kulia kwa atomi za oksijeni ambazo kila mmoja huwa na jozi mbili za elektroni.

    Hii inatuonyesha mikoa miwili ya wiani wa juu wa elektroni karibu na atomi ya kaboni-kila dhamana mbili huhesabu kama kanda moja, na hakuna jozi pekee kwenye atomu ya kaboni. Kwa kutumia nadharia ya VSEPR, tunatabiri kwamba mikoa miwili ya wiani wa elektroni hujipanga kwa pande tofauti za atomu ya kati yenye angle ya dhamana ya 180°. Jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ni sawa, na molekuli za CO 2 ni linear.

    (b) Tunaandika muundo wa Lewis wa BCl 3 kama:

    Muundo wa Lewis unaonyesha atomu ya boroni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi tatu za klorini, ambayo kila moja ina jozi tatu za elektroni.

    Hivyo tunaona kwamba BCl 3 ina vifungo vitatu, na hakuna jozi moja ya elektroni kwenye boroni. Mpangilio wa mikoa mitatu ya wiani wa juu wa elektroni hutoa jiometri ya elektroni-jozi ya trigonal. Vifungo vya B—Cl viko katika ndege yenye pembe 120° kati yao. BCl 3 pia ina muundo wa Masi ya trigonal (Kielelezo 7.21).

    Muundo wa Lewis unaonyesha atomu ya boroni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi tatu za klorini, ambayo kila mmoja huelekezwa katika ndege moja ya gorofa. Takwimu hii inatumia dashes na wedges ili kuifanya kuonekana tatu-dimensional.
    Kielelezo 7.21

    Jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ya BCl 3 ni mpango wa trigonal. Kumbuka kuwa jiometri ya VSEPR inaonyesha pembe sahihi za dhamana (120°), tofauti na muundo wa Lewis ulioonyeshwa hapo juu.

    Angalia Kujifunza Yako

    Carbonate,USHIRIKIANO32—,USHIRIKIANO32—,ni ioni ya kawaida ya polyatomiki inayopatikana katika vifaa mbalimbali kutoka kwa mazao ya yai hadi antacids. Jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ya ioni hii ya polyatomiki ni nini?

    Jibu:

    Jiometri ya jozi ya elektroni ni mpango wa trigonal na muundo wa Masi ni mpango wa trigonal. Kutokana na resonance, vifungo vyote vitatu vya C - O vinafanana. Ikiwa ni moja, mara mbili, au wastani wa mbili, kila dhamana huhesabu kama eneo moja la wiani wa elektroni.

    Mfano 7.12

    Kutabiri elektroni-jozi Jiometri na Masi Muundo: Amonium

    Mbili ya kemikali 50 za juu zinazozalishwa nchini Marekani, nitrati ya amonia na sulfate ya amonia, zote mbili zinazotumiwa kama mbolea, zina ion ya amonia. Kutabiri elektroni-jozi jiometri na muundo Masi yaNH4+NH4+cation.

    Suluhisho

    Tunaandika muundo wa Lewis waNH4+NH4+kama: Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya nitrojeni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi nne za hidrojeni. Mfumo umezungukwa na mabano na una ishara nzuri iliyochapishwa.

    Tunaweza kuona kwambaNH4+NH4+ina vifungo vinne kutoka atomi ya nitrojeni hadi atomi za hidrojeni na hakuna jozi lone. Tunatarajia mikoa minne ya wiani wa juu wa elektroni kujipanga ili waweze kuelekeza pembe za tetrahedron na atomi ya kati ya nitrojeni katikati (Kielelezo 7.19). Kwa hiyo, jozi elektroni jiometri yaNH4+NH4+ni tetrahedral, na muundo wa Masi pia ni tetrahedral (Kielelezo 7.22).

    Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya nitrojeni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi nne za hidrojeni. Mfumo umezungukwa na mabano na una ishara nzuri iliyochapishwa. Takwimu hii inatumia dashes na wedges kuonyesha ndege zake tatu katika sura ya tetrahedral.
    Kielelezo 7.22 Ioni ya amonia inaonyesha jiometri ya jozi ya elektroni ya tetrahedral pamoja na muundo wa Masi ya tetrahedral.

    Angalia Kujifunza Yako

    Tambua molekuli na muundo wa molekuli ya trigonal bipyramidal.

    Jibu:

    Molekuli yoyote yenye jozi tano za elektroni karibu na atomi za kati ikiwa ni pamoja na hakuna jozi lone itakuwa trigonal bipyramidal. PF 5 ni mfano wa kawaida.

    Mifano kadhaa inayofuata inaonyesha athari za jozi moja za elektroni kwenye muundo wa Masi.

    Mfano 7.13

    Kutabiri Electron-jozi jiometri na Masi Muundo: Jozi Lone juu ya Atom Kati

    Kutabiri jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ya molekuli ya maji.

    Suluhisho

    Muundo wa Lewis wa H 2 O unaonyesha kuwa kuna mikoa minne ya wiani wa juu wa elektroni karibu na atomi ya oksijeni: jozi mbili pekee na vifungo viwili vya kemikali: Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya oksijeni yenye jozi mbili za elektroni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni.

    Tunatabiri kwamba mikoa hii minne hupangwa kwa mtindo wa tetrahedral (Kielelezo 7.23), kama ilivyoonyeshwa kwenye Mchoro 7.19. Hivyo, jiometri ya jozi ya elektroni ni tetrahedral na muundo wa Masi hupigwa kwa angle kidogo chini ya 109.5°. Kwa kweli, angle ya dhamana ni 104.5°.

    Michoro mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a” na “b.” Mchoro a inaonyesha atomi ya oksijeni katikati ya sura ya piramidi nne. Mchoro b unaonyesha picha sawa na mchoro a, lakini wakati huu kuna atomi za hidrojeni ziko kwenye pembe mbili za umbo la piramidi.
    Kielelezo 7.23 (a) H 2 O ina mikoa minne ya wiani wa elektroni karibu na atomi ya kati, kwa hiyo ina jiometri ya jozi ya elektroni ya tetrahedral. (b) Mikoa miwili ya elektroni ni jozi pekee, hivyo muundo wa Masi hupigwa.

    Angalia Kujifunza Yako

    Ioni ya hydronium, H 3 O +, huunda wakati asidi hupasuka katika maji. Kutabiri elektroni-jozi jiometri na muundo Masi ya cation hii.

    Jibu:

    jozi elektroni jiometri: tetrahedral; Masi muundo: trigonal piramidi

    Mfano 7.14

    Kutabiri elektroni-jozi Jiometri na Masi Muundo: SF 4

    Sulfuri tetrafluoride, SF 4, ni muhimu sana kwa ajili ya maandalizi ya misombo ya fluorini iliyo na kutumika kama madawa ya kulevya (yaani, SF 4 hutumiwa kama wakala wa fluorinating). Kutabiri jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ya molekuli ya SF 4.

    Suluhisho

    Muundo wa Lewis wa SF 4 unaonyesha mikoa mitano ya wiani wa elektroni karibu na atomi ya sulfuri: jozi moja pekee na jozi nne za kuunganisha: Mchoro wa Lewis unaonyesha atomi ya sulfuri yenye jozi moja ya elektroni moja iliyounganishwa na atomi nne za fluorini, kila mmoja akiwa na jozi tatu za elektroni.

    Tunatarajia mikoa hii mitano kupitisha trigonal bipyramidal elektroni-jozi jiometri. Ili kupunguza upungufu wa jozi moja, jozi pekee huchukua nafasi moja ya nafasi za equator. Muundo wa Masi (Kielelezo 7.24) ni ule wa mto (Kielelezo 7.19).

    Michoro mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a” na “b.” Mchoro a inaonyesha atomi ya sulfuri katikati ya sura sita ya bi-pyramidal. Mchoro b unaonyesha picha sawa na mchoro a, lakini wakati huu kuna atomi za fluorini ziko kwenye pembe nne za umbo la piramidi na zinaunganishwa na atomu ya sulfuri kwa mistari moja.
    Kielelezo 7.24 (a) SF4 ina mpangilio wa bipyramidal ya trigonal ya mikoa mitano ya wiani wa elektroni. (b) Moja ya mikoa ni jozi pekee, ambayo husababisha muundo wa Masi ya umbo la bahari.

    Angalia Kujifunza Yako

    Kutabiri jozi elektroni jiometri na muundo Masi kwa molekuli ya xEF 2.

    Jibu:

    Jiometri ya jozi ya elektroni ni bipyramidal ya trigonal. Muundo wa Masi ni mstari.

    Mfano 7.15

    Kutabiri elektroni-jozi Jiometri na Masi Muundo: xEF 4

    Kati ya gesi zote nzuri, xenon ni tendaji zaidi, mara nyingi hujibu na mambo kama vile oksijeni na fluorine. Kutabiri jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi ya molekuli ya xEF 4.

    Suluhisho

    Muundo wa Lewis wa xEF 4 unaonyesha mikoa sita ya wiani wa juu wa elektroni karibu na atomi ya xenon: jozi mbili pekee na vifungo vinne: Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya xenon yenye jozi mbili za elektroni ambazo ni moja iliyounganishwa na atomi nne za fluorini, kila mmoja akiwa na jozi tatu za elektroni.

    Mikoa hii sita inachukua utaratibu wa octahedral (Kielelezo 7.19), ambayo ni jiometri ya jozi ya elektroni. Ili kupunguza upungufu, jozi pekee zinapaswa kuwa pande tofauti za atomi kuu (Kielelezo 7.25). Atomi tano zote ziko kwenye ndege ileile na zina muundo wa molekuli wa planar mraba.

    Michoro mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a” na “b.” Mchoro a inaonyesha atomi ya xenon katikati ya sura ya octahedral ya nane. Mchoro b unaonyesha picha sawa na mchoro a, lakini wakati huu kuna atomi za fluorini ziko kwenye pembe nne za sura katika ndege ya usawa. Wao ni kushikamana na xenon kwa mistari moja.
    Kielelezo 7.25 (a) xEF 4 inachukua mpangilio wa octahedral na jozi mbili za pekee (mistari nyekundu) na vifungo vinne katika jiometri ya jozi ya elektroni. (b) Muundo wa Masi ni mpango wa mraba na jozi pekee moja kwa moja kutoka kwa kila mmoja.

    Angalia Kujifunza Yako

    Katika molekuli fulani, atomi ya kati ina jozi tatu pekee na vifungo viwili. Je, jiometri ya jozi ya elektroni na muundo wa Masi itakuwa nini?

    Jibu:

    jiometri ya jozi ya elektroni: bipyramidal trigonal; muundo wa Masi:

    Muundo wa Masi kwa Molekuli nyingi

    Wakati molekuli au ioni ya polyatomiki ina atomu moja tu ya kati, muundo wa Masi huelezea kabisa umbo la molekuli. Molekuli kubwa hazina atomi moja ya kati, lakini zinaunganishwa na mlolongo wa atomi za ndani ambazo kila mmoja huwa na jiometri ya “ndani”. Njia hizi miundo ya mitaa zinaelekezwa kwa heshima kwa kila mmoja pia huathiri sura ya Masi, lakini masuala hayo kwa kiasi kikubwa ni zaidi ya upeo wa majadiliano haya ya utangulizi. Kwa madhumuni yetu, tutazingatia tu kuamua miundo ya ndani.

    Mfano 7.16

    Utabiri wa muundo katika Molekuli nyingi

    Muundo wa Lewis kwa asidi rahisi ya amino, glycine, H 2 NCH 2 CO 2 H, inavyoonyeshwa hapa. Kutabiri jiometri ya ndani kwa atomi ya nitrojeni, atomi mbili za kaboni, na atomi ya oksijeni yenye atomi ya hidrojeni iliyounganishwa: Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya nitrojeni yenye jozi moja ya elektroni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni na atomi ya kaboni, ambayo kwa upande wake ni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni na atomi nyingine ya kaboni. Atomu hii ya kaboni imeunganishwa mara mbili na atomu ya oksijeni yenye jozi mbili za elektroni na moja iliyounganishwa na oksijeni ambayo ina jozi mbili za elektroni na dhamana moja kwa atomi ya hidrojeni.

    Suluhisho

    Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya nitrojeni yenye jozi moja pekee ya elektroni ambayo ni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni na atomi ya kaboni. Atomi zilizoelezwa zinatolewa na vifungo vinavyoonyesha sura ya tatu-dimensional, tetrahedral karibu na atomi ya nitrojeni. Kaboni ni, kwa upande wake, moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni na atomi nyingine ya kaboni, na tena, tetrahedral, muundo wa tatu wa mwelekeo unaonyeshwa na aina za vifungo. Atomu hii ya pili ya kaboni imeunganishwa mara mbili kwa atomu ya oksijeni na moja iliyounganishwa na oksijeni ambayo ina jozi mbili za elektroni na dhamana moja kwa atomu ya hidrojeni.

    Fikiria kila atomi kuu kwa kujitegemea. Jiometri ya jozi ya elektroni:

    • nitrojeni-mikoa minne ya wiani wa elektroni; tetrahedral
    • kaboni (C H 2) —mikoa minne ya wiani wa elektroni; tetrahedral
    • kaboni (C O 2) -mikoa mitatu ya wiani wa elektroni; mpango wa trigonal
    • oksijeni (O H) -mikoa minne ya wiani wa elektroni; tetrahedral

    Miundo ya ndani:

    • nitrojeni - vifungo vitatu, jozi moja moja; piramidi ya trigonal
    • kaboni (C H 2) - vifungo vinne, hakuna jozi pekee; tetrahedral
    • kaboni (C O 2) - vifungo vitatu (dhamana mbili huhesabu kama dhamana moja), hakuna jozi pekee; mpango wa trigonal
    • oksijeni (O H) —vifungo viwili, jozi mbili pekee; bent (109°)

    Angalia Kujifunza Yako

    Asidi nyingine ya amino ni alanine, ambayo ina muundo wa Lewis umeonyeshwa hapa. Kutabiri elektroni-jozi jiometri na muundo wa ndani wa atomi nitrojeni, atomi tatu kaboni, na atomi oksijeni na hidrojeni masharti: Muundo wa Lewis unaonyesha atomi ya nitrojeni yenye jozi mbili za elektroni ambazo ni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni na atomi ya kaboni, ambayo kwa upande wake ni moja iliyounganishwa na atomi ya hidrojeni, kundi la methyl na atomi nyingine ya kaboni. Atomu hii ya kaboni ni moja iliyounganishwa na atomu ya oksijeni yenye jozi mbili za elektroni na moja iliyounganishwa na oksijeni ambayo ina jozi mbili za elektroni na dhamana moja kwa atomu ya hidrojeni.

    Jibu:

    jiometri ya jozi ya elektroni: nitrojeni - tetrahedral; kaboni (C H) -tetrahedral; kaboni (C H 3) -tetrahedral; kaboni (C O 2) -planar ya trigonal; oksijeni (O H) -tetrahedral; miundo ya ndani: piramidi ya nitrojeni-trigonal; kaboni (C H) — tetrahedral; kaboni (C H 3) —tetrahedral; kaboni (C O 2) —planar ya trigonal; oksijeni (O H) -bent (109°)

    Unganisha na Kujifunza

    Masi sura simulator inakuwezesha kujenga molekuli mbalimbali na mazoezi kumtaja yao elektroni-jozi jiometri na miundo Masi.

    Mfano 7.17

    Masimulizi

    Kutumia simulator ya sura ya Masi inatuwezesha kudhibiti kama pembe za dhamana na/au jozi za pekee zinaonyeshwa kwa kuangalia au kufuta masanduku chini ya “Chaguzi” upande wa kulia. Tunaweza pia kutumia lebo ya “Jina” chini kushoto ili kuonyesha au kujificha jiometri ya jozi ya elektroni (inayoitwa “elektroni jiometri” katika simulator) na/au muundo wa molekuli (inayoitwa “umbo la Masi” katika simulator).

    Kujenga HCN molekuli katika simulator kulingana na muundo zifuatazo Lewis:

    H—CΔNH—CΔN

    Bonyeza juu ya kila aina dhamana au jozi lone katika haki ya kuongeza kwamba kundi chembe ya kati. Mara baada ya kuwa na molekuli kamili, mzunguko ni kuchunguza muundo alitabiri Masi. Ni muundo gani wa Masi hii?

    Suluhisho

    Muundo wa Masi ni mstari.

    Angalia Kujifunza Yako

    Kujenga molekuli ngumu zaidi katika simulator. Tambua jiometri ya kikundi cha elektroni, muundo wa Masi, na pembe za dhamana. Kisha jaribu kupata formula ya kemikali ambayo inafanana na muundo uliyochora.

    Jibu:

    Majibu yatatofautiana. Kwa mfano, atomi yenye vifungo vinne, dhamana mbili, na jozi moja ina jiometri ya kikundi cha elektroni-kikundi cha octahedral na muundo wa mraba wa pyramidal Masi. XeOf 4 ni molekuli ambayo inachukua muundo huu.

    Masi Polarity na Dipole Moment

    Kama ilivyojadiliwa hapo awali, vifungo vya covalent vya polar huunganisha atomi mbili na electronegativities tofauti, na kuacha atomi moja na malipo ya sehemu chanya (δ+) na atomi nyingine na malipo ya sehemu hasi (δ—), kama elektroni zinavutwa kuelekea atomi zaidi ya electronegative. Utengano huu wa malipo hutoa wakati wa dhamana ya dipole. Ukubwa wa dhamana ya dipole sasa inawakilishwa na barua ya Kigiriki mu (δ) na hutolewa na formula iliyoonyeshwa hapa, ambapo Q ni ukubwa wa mashtaka ya sehemu (kuamua na tofauti ya electronegativity) na r ni umbali kati ya mashtaka:

    μ=Qrμ=Qr

    Wakati huu wa dhamana unaweza kuwakilishwa kama vector, kiasi kilicho na mwelekeo na ukubwa (Kielelezo 7.26). Dipole wadudu ni umeonyesha kama mishale akizungumzia pamoja dhamana kutoka chini electronegative atomi kuelekea chembe zaidi electronegative. Ishara ndogo pamoja hutolewa kwenye mwisho wa chini ya electronegative ili kuonyesha mwisho wa sehemu nzuri ya dhamana. Urefu wa mshale ni sawia na ukubwa wa tofauti ya electronegativity kati ya atomi mbili.

    Picha mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a” na “b.” Image a inaonyesha nyanja kubwa kinachoitwa, “C,” kushoto yanayowakabili mshale na mwisho shilingi, na nyanja ndogo kinachoitwa “H.” Picha b inaonyesha nyanja kubwa iliyoandikwa, “B,” mshale unaoelekea kulia na mwisho uliovuka, na nyanja ndogo iliyoandikwa “F.”
    Kielelezo 7.26 (a) Kuna tofauti ndogo katika electronegativity kati ya C na H, iliyowakilishwa kama vector fupi. (b) Tofauti ya electronegativity kati ya B na F ni kubwa zaidi, hivyo vector anayewakilisha wakati wa dhamana ni muda mrefu zaidi.

    Molekuli nzima inaweza pia kuwa na mgawanyo wa malipo, kulingana na muundo wake wa Masi na polarity ya kila moja ya vifungo vyake. Ikiwa kujitenga kwa malipo hiyo ipo, molekuli inasemekana kuwa molekuli ya polar (au dipole); vinginevyo molekuli inasemekana kuwa isiyo ya kawaida. Wakati wa dipole hupima kiwango cha kujitenga kwa malipo ya wavu katika molekuli kwa ujumla. Tunaamua wakati wa dipole kwa kuongeza muda wa dhamana katika nafasi tatu-dimensional, kwa kuzingatia muundo wa Masi.

    Kwa molekuli ya diatomic, kuna dhamana moja tu, hivyo dhamana yake ya dipole wakati huamua polarity ya Masi. Molekuli za diatomiki za homonuclear kama vile Br 2 na N 2 hazina tofauti katika electronegativity, hivyo wakati wao wa dipole ni sifuri. Kwa molekuli za heteronuclear kama CO, kuna wakati mdogo wa dipole. Kwa HF, kuna wakati mkubwa wa dipole kwa sababu kuna tofauti kubwa katika electronegativity.

    Wakati molekuli ina dhamana zaidi ya moja, jiometri lazima izingatiwe. Ikiwa vifungo katika molekuli vinapangwa kama vile wakati wao wa dhamana kufuta (jumla ya vector sawa na sifuri), basi molekuli ni nonpolar. Hii ni hali katika CO 2 (Kielelezo 7.27). Kila moja ya vifungo ni polar, lakini molekuli kwa ujumla ni nonpolar. Kutoka kwa muundo wa Lewis, na kutumia nadharia ya VSEPR, tunaamua kwamba molekuli ya CO 2 ni sawa na vifungo vya polar C =O kwenye pande tofauti za atomi ya kaboni. Wakati dhamana kufuta kwa sababu wao ni alisema katika mwelekeo kinyume. Katika kesi ya molekuli ya maji (Kielelezo 7.27), muundo wa Lewis unaonyesha tena kwamba kuna vifungo viwili kwa atomi ya kati, na tofauti ya electronegativity inaonyesha tena kwamba kila moja ya vifungo hivi ina wakati wa dhamana isiyo ya kawaida. Katika kesi hiyo, hata hivyo, muundo wa Masi ni bent kwa sababu ya jozi lone juu ya O, na mbili dhamana wakati wala kufuta. Kwa hiyo, maji yana wakati wa dipole wavu na ni molekuli ya polar (dipole).

    Picha mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa, “a” na “b.” Image a inaonyesha chembe kaboni Bonded kwa atomi oksijeni mbili katika uwakilishi mpira-na-fimbo. Mishale miwili inakabiliwa mbali na katikati ya molekuli katika mwelekeo kinyume na hutolewa kwa usawa kama molekuli. Mishale hii ni kinachoitwa, “Bond wakati,” na picha ni kinachoitwa, “Kwa ujumla dipole wakati sawa 0.” Picha b inaonyesha atomi ya oksijeni iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni katika mpangilio wa v-umbo la chini. Mshale unaoelekea juu, wima hutolewa chini ya molekuli wakati mishale miwili ya juu na ya ndani inakabiliwa na mishale inayotolewa juu ya molekuli. mishale ya juu ni kinachoitwa, “Bond wakati,” wakati picha ni kinachoitwa, “Kwa ujumla dipole wakati.”
    Kielelezo 7.27 Wakati wa jumla wa dipole wa molekuli unategemea wakati wa dipole wa dhamana ya mtu binafsi na jinsi ya kupangwa. (a) Kila dhamana CO ina dhamana dipole wakati, lakini wao uhakika katika mwelekeo kinyume ili wavu CO 2 molekuli ni nonpolar. (b) Kwa upande mwingine, maji ni polar kwa sababu OH dhamana wakati si kufuta nje.

    Molekuli ya OCS ina muundo sawa na CO 2, lakini atomi ya sulfuri imechukua nafasi moja ya atomi za oksijeni. Kuamua kama molekuli hii ni polar, tunapata muundo wa Masi. Nadharia ya VSEPR inabiri molekuli linear:

    Picha inaonyesha atomu ya kaboni iliyounganishwa mara mbili kwa atomu ya sulfuri na atomi ya oksijeni ambayo hupangwa katika ndege ya usawa. Mishale miwili inakabiliwa mbali na katikati ya molekuli katika mwelekeo kinyume na hutolewa kwa usawa kama molekuli. Mshale unaoelekea kushoto ni mkubwa kuliko mshale unaoelekea kulia. Mishale hii ni lebo, “Bond wakati,” na kushoto inakabiliwa mshale chini ya molekuli ni kinachoitwa, “Kwa ujumla dipole wakati.”

    Dhamana ya C-O ni polar mno. Ingawa C na S zina maadili sawa ya electronegativity, S ni electronegative kidogo zaidi kuliko C, na hivyo dhamana ya C-S ni polar kidogo tu. Kwa sababu oksijeni ni electronegative zaidi kuliko sulfuri, mwisho wa oksijeni wa molekuli ni mwisho hasi.

    Chloromethane, CH 3 Cl, ni molekuli ya tetrahedral yenye vifungo vitatu vya polar C-H na dhamana ya polar zaidi ya C-Cl. electronegativities jamaa ya atomi Bonded ni H <C <Cl, na hivyo dhamana wakati wote uhakika kuelekea mwisho Cl ya molekuli na jumla ya mavuno makubwa dipole wakati (molekuli ni kiasi polar).

    Picha inaonyesha atomi ya kaboni moja iliyounganishwa na atomi tatu za hidrojeni na atomi ya klorini. Kuna mishale yenye ncha zilizovuka ikielekeza kutoka hidrojeni hadi kaboni karibu na kila dhamana, na moja inayoelekeza kutoka kaboni hadi klorini pamoja na dhamana hiyo. Mshale wa kaboni na klorini ni mrefu. Picha hii inatumia dashes na wedges ili kuifanya kuonekana tatu-dimensional.

    Kwa molekuli ya ulinganifu juu kama vile BF 3 (trigonal planar), CH 4 (tetrahedral), PF 5 (trigonal bipyramidal), na SF 6 (octahedral), vifungo vyote ni ya polarity kufanana (sawa dhamana wakati) na wao ni oriented katika geometries kwamba mavuno molekuli nonpolar ( dipole wakati ni sifuri). Molekuli ya ulinganifu mdogo wa kijiometri, hata hivyo, inaweza kuwa polar hata wakati wote wa dhamana ni sawa. Kwa molekuli hizi, maelekezo ya wakati wa dhamana sawa ni kama kwamba wao ni jumla ya kutoa muda wa dipole usio na sifuri na molekuli ya polar. Mifano ya molekuli hizo ni pamoja na sulfidi hidrojeni, H 2 S (nonlinear), na amonia, NH 3 (trigonal piramidi).

    Miundo miwili ya Lewis imeonyeshwa. Muundo wa kushoto unaonyesha atomi ya sulfuri yenye jozi mbili za elektroni moja iliyounganishwa na atomi mbili za hidrojeni. Karibu na sulfuri ni ishara ya dipole yenye ishara mbaya iliyochapishwa. Karibu na kila hidrojeni ni ishara ya dipole yenye ishara nzuri iliyochapishwa. Muundo sahihi unaonyesha atomi ya nitrojeni yenye jozi moja ya elektroni moja iliyounganishwa na atomi tatu za hidrojeni. Karibu na nitrojeni ni ishara ya dipole yenye ishara mbaya iliyochapishwa. Karibu na kila hidrojeni ni ishara ya dipole yenye ishara nzuri iliyochapishwa.

    Kwa muhtasari, kuwa polar, molekuli lazima:

    1. Jumuisha angalau dhamana moja ya polar covalent.
    2. Kuwa na muundo wa Masi kama vile jumla ya vectors ya kila dhamana dipole wakati haina kufuta.

    Mali ya Molekuli za Polar

    Polar molekuli huwa na align wakati kuwekwa katika uwanja wa umeme na mwisho chanya ya molekuli oriented kuelekea sahani hasi na mwisho hasi kuelekea sahani chanya (Kielelezo 7.28). Tunaweza kutumia kitu cha kushtakiwa kwa umeme ili kuvutia molekuli za polar, lakini molekuli zisizo za polar hazivutiwa. Pia, vimumunyisho vya polar ni bora katika kufuta vitu vya polar, na vimumunyisho vya nonpolar ni bora katika kufuta vitu visivyo na nonpolar.

    Michoro mbili zinaonyeshwa na zimeandikwa “a” na “b.” Mchoro a inaonyesha mbili wima, electrodes kijivu. Kuna molekuli tano kati. Molekuli hizo zinatenganishwa na zinajumuisha atomu ya hidrojeni iliyounganishwa na atomi ya fluorini. Atomi ya fluorini imeandikwa na alama ya dipole na ishara mbaya ya superscripted wakati atomi ya hidrojeni inaitwa na alama ya dipole na ishara nzuri ya superscripted. Molekuli ni nasibu oriented katika nafasi. Mchoro sahihi pia unaonyesha electrodes mbili za kijivu za wima, kushoto iliyoandikwa kama hasi na haki iliyoandikwa kama chanya. Nafasi kati ni njano. Molekuli sawa zipo, lakini wakati huu wote wanakabiliwa na usawa, na mwisho wa hidrojeni wa kila molekuli inakabiliwa na electrode hasi.
    Kielelezo 7.28 (a) Molekuli daima husambazwa kwa nasibu katika hali ya kioevu kwa kutokuwepo kwa shamba la umeme. (b) Wakati shamba la umeme linatumika, molekuli za polar kama HF zitafanana na dipoles na mwelekeo wa shamba.

    Unganisha na Kujifunza

    Masimulizi ya polarity ya molekuli hutoa njia nyingi za kuchunguza wakati wa dipole wa vifungo na molekuli.

    Mfano 7.18

    Polarity uigaji

    Fungua simulation ya polarity ya molekuli na uchague kichupo cha “Atomi tatu” hapo juu. Hii inapaswa kuonyesha ABC ya molekuli na adjustors tatu za electronegativity. Unaweza kuonyesha au kujificha wakati wa dhamana, dipoles za Masi, na mashtaka ya sehemu upande wa kulia. Kugeuka kwenye Uwanja wa Umeme utaonyesha kama molekuli inakwenda wakati unavyoonekana kwenye shamba, sawa na Mchoro 7.28.

    Matumizi ya udhibiti electronegativity kuamua jinsi dipole Masi kuangalia kwa molekuli kuanzia bent kama:

    (a) A na C ni electronegative sana na B iko katikati ya aina mbalimbali.

    (b) A ni electronegative sana, na B na C si.

    Suluhisho

    (a) Masi dipole pointi wakati mara moja kati ya A na C.

    (b) Masi dipole pointi wakati pamoja dhamana A-B, kuelekea A.

    Angalia Kujifunza Yako

    Kuamua mashtaka ya sehemu ambayo itatoa dipoles kubwa zaidi ya dhamana.

    Jibu:

    Wakati mkubwa wa dhamana utatokea kwa mashtaka makubwa ya sehemu. Ufumbuzi wawili hapo juu unawakilisha jinsi elektroni zisizo sawa zinashirikiwa katika dhamana. Wakati wa dhamana utaongezeka wakati tofauti ya electronegativity ni kubwa zaidi. Udhibiti wa A na C unapaswa kuweka kwa moja uliokithiri, na B inapaswa kuweka kinyume chake. Ingawa ukubwa wa muda wa dhamana hautabadilika kulingana na kama B ni electronegative zaidi au mdogo, mwelekeo wa wakati wa dhamana itakuwa.