יחידה 5 – גאומטריה ומבנה מולקולרי

תאוריית VSEPR

Valence Shell Electron Pair Repulsion – דחיית זוגות אלקטרונים בשכבת הוולנס.

העיקרון: זוגות האלקטרונים סביב אטום מרכזי ידחו זה את זה ויתמקמו כמה שיותר רחוק זה מזה.

שלבים

1. צייר מבנה לואיס
2. ספור את מספר אזורי הצפיפות סביב האטום המרכזי:
   • כל קשר (בודד/כפול/משולש) = אזור אחד
   • כל זוג בודד = אזור אחד
3. קבע את הגאומטריה לפי הטבלה

טבלת הצורות

השפעת זוגות בודדים

זוג בודד תופס יותר מקום מזוג קושר → דוחף את הקשרים → מקטין את הזוויות.

$\text{זוג בודד} > \text{קשר בודד}$

לכן:

$\text{זווית}(CH_4) = 109.5° > \text{זווית}(NH_3) = 107° > \text{זווית}(H_2O) = 104.5°$

קיטוב מולקולרי (פולריות)

מולקולה קוטבית

מולקולה היא קוטבית אם:

1. יש קשרים קוטביים ($\Delta EN > 0.5$) וגם
2. הדיפולים לא מתבטלים (אין סימטריה מלאה)

דוגמאות

כלל אצבע: אם כל הליגנדים סביב האטום המרכזי זהים ואין זוגות בודדים → סימטריה → לא קוטבית.

דוגמה טיפוסית למבחן

שאלה: קבעו את הגאומטריה והפולריות של $NF_3$.

פתרון:

1. לואיס: $N$ עם 3 קשרים ל-$F$ וזוג בודד אחד
2. אזורי צפיפות: $3 + 1 = 4$
3. צורה: פירמידה טריגונלית (כמו $NH_3$)
4. זווית: $< 109.5°$
5. פולריות: קשרים $N-F$ קוטביים + אין סימטריה (זוג בודד) → קוטבית

טעויות נפוצות