bélyegkép|A vízmolekula példája a V alakú elrendeződésre. Az ábra jelöli a párosítatlan elektronokat, a kötéseket és a kötésszögeket.

A vegyértékelektronpár-taszítási elmélet (angol betűszóval VSEPR-elmélet) egy modell a kémia területén, amely segít előre jelezni az egyes molekulák geometriáját a központi atomjaikat körülvevő elektronpárok alapján. Gillespie–Nyholm-elméletnek is nevezik az elmélet két fő kidolgozója, Ronald Gillespie és Ronald Nyholm után.

Az elmélet legfontosabb tétele, hogy az adott atom körüli vegyértékelektron-pár tagjai egymás kölcsönös taszítása miatt úgy rendeződnek el, hogy minimalizálják ezt a taszító hatást. Ebből következik, hogy a molekula energiája csökken, stabilitása pedig nő, ez pedig nagyban meghatározza a molekuláris geometriát. Gillespie hangsúlyozta, hogy a molekuláris geometria meghatározásához fontosabb a Pauli-elvből adódó elektron-elektron taszítás, mint az elektrosztatikus taszítás.

Az elmélet inkább a megfigyelhető elektronsűrűségen alapul, mintsem a matematikai hullámfüggvényeken, ezért független a pályák hibridizációjától, bár ezen utóbbi elmélet fókuszában is a molekulák alakja áll.

Története Az ötletet, hogy korreláció van a molekuláris geometria és a vegyértékelektron-párok között, eredetileg Ryutaro Tsuchida vetette fel 1939-ben, Japánban, de később, ettől függetlenül egy Bakeri Előadás során Nevil Sidgwick és Herbert Powell is a nyilvánosság elé tárta. 1957-ben Ronald Gillespie és Ronald Sydney Nyholm tovább finomította ezt a koncepciót egy részletesebb elméletté, amely már megadta a különböző alternatív geometriák közüli választás lehetőségét.

Az utóbbi időkben a teóriát több kritika is érte, melyek szerint a tudományos pontosság és a pedagógiai értékek szempontjából az elmélet már idejétmúltnak számít. A kritikák egyik tárgya, hogy a vízmolekula és a karbonilvegyületek egyenértékű, nemkötő elektronpárjai alapvető különbségeket hagynak figyelmen kívül a molekulapályák és az ezeknek megfelelő természetes kötőpályák szimmetriájában, mely különbségek esetenként fontosak lehetnek kémiailag. Ezen felül pedig kevés kísérleti és számításalapú bizonyíték van arra nézvést, hogy a nemkötő elektronpárok „nagyobbak” lennének a kötő párjaiknál.

Felmerült az az elgondolás is, hogy a Bent-szabály (mely egy egyszerű modell a molekuláris szerkezet leírására) alkalmas lenne a vegyértékelektronpár-taszítási elmélet kiváltására.

Mindezek ellenére a VSEPR-elmélet jól írja le az egyszerűbb molekulák alapvető strukturális és elektroneloszlási tulajdonságait, és a legtöbb helyen az egyetemi képzések során továbbra is tanítják.

AXE módszer Az elmélet alkalmazásához az elektronokat általában az „AXE-módszer” szerint számolják. A központi atom körül az elektronpárokat az AXnEm képlettel jelölik, ahol A a központi atom, és mindig 1-es indexszel szerepel. X az egyes ligandumokat (az A-hoz kapcsolódó atomokat), E pedig a központi atom nemkötő elektronpárjait jelöli. Az X-ek és E-k számának összege (n + m) a sztérikus szám. Az AX3E2 molekulában például az A atom sztérikus száma 5.

A sztérikus szám, valamint X és E értékeinek függvényében az elmélet az alábbi táblázat szerinti térszerkezeteket jósolja. Megjegyzendő, hogy a térszerkezet neve csak az atomok, és nem az elektronok elrendeződését tükrözi – így például az AX2E1 V-alakja azt jelenti, hogy az AX2 három atomja nem egy egyenesre esik.

<center> {| class=wikitable !Sztérikus szám !A molekula térszerkezete 0 nemkötő pár !A molekula térszerkezete 1 nemkötő pár !A molekula térszerkezete 2 nemkötő pár !A molekula térszerkezete 3 nemkötő pár |- !2 | lineáris (CO2) ||   ||   ||   |- !3 | sikháromszöges (BCl3) || V alakú (SO2) ||  ||  |- !4 | tetraéderes (CH4) || trigonális piramisos (NH3) || V alakú (H2O) ||  |- !5 | trigonális bipiramisos (PCl5) || „mérleghinta” alakú (SF4) || T alakú (ClF3) || lineáris () |- !6 | oktaéderes (SF6) || tetragonális piramisos (BrF5) || síknégyszöges (XeF4) ||   |- !7 | pentagonális bipiramisos (IF7) || pentagonális piramisos () || síkötszöges () ||   |- !8 | négyzetes antiprizmás () ||   ||   ||   |- !9 | | háromszorosan fedett trigonális prizma () ||   ||   ||  

Molekulatípusa Térszerkezet Elektronok elrendeződése (beleértve a halványsárgával jelölt nemkötő elektronpárokat is) Elektronok elrendeződése (nemkötő párok nélkül) Példák AX2E0 lineáris BeCl2, HgCl2, CO2 AX2E1 V alakú , SO2, O3, CCl2 AX2E2 V alakú H2O, OF2 AX2E3 lineáris XeF2, , XeCl2 AX3E0 síkháromszöges BF3, , , SO3 AX3E1 trigonális piramisos NH3, PCl3 AX3E2 T alakú ClF3, BrF3 AX4E0 tetraéderes CH4, , , , XeO4 AX4E1 mérleghinta vagy diszfenoidos SF4 AX4E2 síknégyszöges XeF4 AX5E0 trigonális bipiramisos PCl5 AX5E1 tetragonális piramisos ClF5, BrF5, XeOF4 AX5E2 síkötszöges AX6E0 oktaéderes SF6, WCl6 AX6E1 pentagonális piramisos , AX7E0 pentagonális bipiramisos IF7 AX8E0 négyzetes antiprizmás , , AX9E0 háromszorosan fedett trigonális prizma

Ha a(z A) központi atomhoz különböző (X) atom(ok) kapcsolódnak, akkor is közelítőleg a fenti térszerkezet érvényes, de a kötésszögek ilyenkor némileg eltérhetnek attól, mint amikor a kapcsolódó atomok azonosak. Például az alkének – mint a C2H4 – kettős kötésű szénatomja AX3E0 típusú, de a kötésszögek nem pontosan 120°-osak. Hasonló az AX3E1 szerkezetű SOCl2 esete is: mivel az X szubsztituensek nem egyformák, az X−A−X szögek sem mind egyenlőek.

Jegyzetek

Fordítás

Források

Kategória:Sztereokémia