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 um eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung handelt.

Key Takeaways: Elektronendomäne

• Die Elektronendomäne eines Atoms ist die Anzahl der Einzelpaare oder chemischen Bindungsstellen, die es umgeben. Es gibt die Anzahl der Stellen an, an denen Elektronen erwartet werden.
• Indem Sie die Elektronendomäne jedes Atoms in einem Molekül kennen, können Sie dessen Geometrie vorhersagen. Dies liegt daran, dass sich Elektronen um ein Atom herum 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 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. Füge einen dritten Ballon hinzu und das gleiche passiert, so dass die gebundenen Enden ein gleichseitiges Dreieck bilden. Fügen Sie einen vierten Ballon hinzu und die gebundenen Enden orientieren sich wieder in eine tetraedrische Form.

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

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_nE_m). Beachten Sie bei der Vorhersage der Molekülgeometrie, dass die Elektronen im Allgemeinen versuchen, den Abstand voneinander zu maximieren, aber sie werden von anderen Kräften beeinflusst, z. B. der Nähe und Größe eines positiv geladenen Kerns.

Beispielsweise,CO₂ hat zwei Elektronendomänen um das zentrale Kohlenstoffatom. Jede Doppelbindung zählt als eine Elektronendomäne.

Beziehung zwischen Elektronendomänen und Molekülform

Die Anzahl der Elektronendomänen gibt die Anzahl der Orte an, an denen Sie Elektronen um ein Zentralatom herum erwarten können. Dies hängt wiederum mit der erwarteten Geometrie eines Moleküls zusammen. Wenn die Elektronendomänenanordnung zur Beschreibung des Zentralatoms eines Moleküls verwendet wird, 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:

• AXT₂ - Die Zwei-Elektronen-Domänenstruktur erzeugt ein lineares Molekül mit Elektronengruppen im Abstand von 180 Grad. Ein Beispiel für ein Molekül mit dieser Geometrie ist CH₂= C = CH₂, das hat zwei H₂CC-Bindungen bilden einen 180-Grad-Winkel. Kohlendioxid (CO₂) ist ein weiteres lineares Molekül, das aus zwei um 180 Grad voneinander entfernten O-C-Bindungen besteht.
• AXT₂E und AX₂E₂ - Wenn es zwei Elektronendomänen und ein oder zwei einzelne Elektronenpaare gibt, kann das Molekül eine gebogene Geometrie haben. Einsame Elektronenpaare 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.
• AXT₃ - 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 zu 360 Grad. Ein Beispiel für ein Molekül mit dieser Konfiguration ist Bortrifluorid (BF₃), die drei F-B-Bindungen mit jeweils 120-Grad-Winkeln aufweist.

Verwenden von Elektronendomänen zur Ermittlung 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. Denken Sie daran, dass Mehrfachbindungen (d. H. Doppelbindungen, Dreifachbindungen) als eine Elektronendomäne zählen. 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.