Voorspellen van de hoeken tussen gebonden atomen met behulp van de theorie van valentie shell elektronenparen afstoting (VSEPR). Het sterische getal - het totaal van andere atomen en eenzame elektronenparen gebonden aan een centraal atoom - bepaalt de geometrie van een molecuul. Eenzame elektronenparen bevinden zich in de buitenste (volant) omhulling van een atoom en worden niet gedeeld met andere atomen.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

Terwijl u kan VSEPR niet gebruiken om de verbindingshoeken te berekenen, het helpt die hoeken te bepalen op basis van een sterisch getal. Alleen waterstof heeft een sterisch getal en het H2-molecuul heeft een lineaire vorm.

Hybridized Orbitals

Een elektron cirkelt om een ​​atoom in een karakteristieke vorm bepaald door de meest waarschijnlijke plaats om de elektron op elk willekeurig moment. Elektronen stoten elkaar af omdat ze allemaal negatieve ladingen hebben, dus orbitalen geven elk elektron de maximaal mogelijke afstand tot zijn buren. Wanneer een valentie-elektron een covalente binding met een ander atoom vormt, verandert de orbitaal in een proces dat hybridisatie wordt genoemd. VSEPR voorspelt bindingshoeken op basis van gehybridiseerde orbitalen, maar is niet nauwkeurig voor bepaalde metaalverbindingen, gasvormige zouten en oxiden.

Sp-hybridisatie voor

De eenvoudigste hybride orbitaal is sp, wat overeenkomt met een sterisch aantal twee. De bindingshoek is lineair of 180 graden, wanneer het atoom geen enkele elektronenparen heeft. Een voorbeeld is koolstofdioxide. Omgekeerd heeft een stikstofmolecuul één enkel elektronenpaar. Dit geeft het een lineaire vorm, maar een niet-gehybridiseerde orbitaal en daarom heeft het geen bindinghoek.

Sp2-hybridisatie

Een sterisch aantal van drie leidt tot de vorming van sp2-orbitalen. De bindingshoeken zijn afhankelijk van het aantal afzonderlijke elektronenparen. Borontrichloride heeft bijvoorbeeld geen alleenstaande paren, een driehoekige vlakke vorm en bindingshoeken van 120 graden. Het trioxygenmolecuul O3 heeft één enkel paar en vormt een gebogen vorm met verbindingshoeken van 118 graden. Aan de andere kant, O2 heeft twee eenzame paren en een lineaire vorm.

Sp3 Hybridisatie

Een atoom met een sterisch aantal van vier kan van nul tot drie eenzame elektronenparen hebben binnen een sp3 gehybridiseerd orbitaal. Methaan, dat geen alleenstaande paren heeft, vormt een tetraëder met 109,5 graden bindingshoeken. Ammoniak heeft één enkel paar, waardoor verbindingshoeken van 107,5 graden en een trigonale piramidevorm worden gecreëerd. Water, met twee eenzame elektronenparen, heeft een gebogen vorm met 104,5 graden bindingshoeken. Fluormoleculen hebben drie eenzame paren en een lineaire geometrie.

Hogere sterische cijfers

Hogere sterische getallen leiden tot complexere geometrieën en verschillende bindingshoeken. Naast VSEPR voorspellen gecompliceerde theorieën, zoals moleculaire krachtvelden en kwantumtheorie, ook bondhoeken.