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VSEPR-Modell: Unterschied zwischen den Versionen
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# | [[Datei:VSEPR 01.gif|mini|hochkant=1.8|Mögliche Anordnungen der Liganden um das Zentralatom (I. Hargittai, B. Chamberland, 1986)]] | ||
Das '''VSEPR-Modell''' (von {{EnS|}} '''V'''alence '''S'''hell '''E'''lectron '''P'''air '''R'''epulsion) wurde von [[w:Ronald Gillespie|Ronald Gillespie]] und [[w:Ronald Nyholm|Ronald Nyholm]] entwickelt, um für [[chemische Verbindung]]en eine anschauliche Abschätzung der [[Molekülgeometrie]] zu ermöglichen. Es berücksichtigt dabei nur die Abstoßungskräfte zwischen den [[Elektronenpaar]]en der [[Valenzschale]] eines von '''n''' [[Ligand]]en '''L''' umgebenen [[Zentralatom]]s '''Z''' und basiert auf folgenden vier Regeln<ref>vgl. {{Holleman-Wiberg|Auflage=81.–90.|Startseite=131}}</ref>: | |||
# Die bindenden und freien Elektronenpaare eines Moleküls der allgemeinen Form '''ZL<sub>n</sub>''' ordnen sich so um das Zentralatom , dass sie den größtmöglichsten Abstand voneinander haben. | |||
# Die freien Elektronenpaare '''E''' werden dabei als ''Pseudoliganden'' einer ''Pseudostruktur'' '''ZL<sub>n</sub>E<sub>m</sub>''' betrachtet und beanspruchen mehr Platz als die bindenden. | |||
# Der Raumbedarf der bindenden Elektronenpaare steigt mit zunehmender [[Elektronegativität]] der [[Ligand]]en . | |||
# Mehrfachbindungen werden wie Einfachbindungen behandelt, beanspruchen aber mehr Platz als diese. | |||
Um die möglichen geometrischen Anordnungen auszuloten, kann man sich die Elektronenpaare als Punkte auf einer das Zentralatom Sphäre vorstellen. Je nach Anzahl der Liganden ergeben sich dann typische geometrische Formen, die der ersten Regel genügen (siehe nebenstehende Zeichnung). Abhängig von den weiteren Regeln entstehen auch verzerrte Figuren, die vom Idealtypus bezüglich der [[Bindungslänge]]n und -[[Bindungswinkel|winkel]] abweichen. | |||
Einen Überblick gibt die nachstehende Tabelle: | |||
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! Liganden | |||
! Molekültypen | |||
! Beispiel | |||
! Pseudostruktur | |||
! Realstruktur | |||
! Winkel | |||
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| 1 || [[Datei:AX1E0-2D.png|64px]]<br />AX<sub>1</sub> || [[Wasserstoff|H<sub>2</sub>]] || [[Datei:AX1E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || [[Datei:AX1E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || 180° | |||
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|valign="top" rowspan="2" |2 || [[Datei:AX2E0-2D.png|128px]]<br />AX<sub>2</sub> || [[w:Berylliumchlorid|BeCl<sub>2</sub>]]<br /> [[w:Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] || [[Datei:AX2E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || [[Datei:Linear-3D-balls.png|64px]]<br />linear ||180° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX1E1-2D.png|128px]]<br />AX<sub>1</sub>E<sub>1</sub> || [[w:Kohlenstoffmonoxid|CO]] || [[Datei:AX1E1-3D-balls.png|64px]]<br />linear || [[Datei:AX1E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || 180° | |||
|- | |||
|valign="top" rowspan="3" |3 || [[Datei:AX3E0-side-2D.png|64px]]<br />AX<sub>3</sub> || [[w:Bortrifluorid|BF<sub>3</sub>]]<br />[[w:Nitrat|NO<sub>3</sub><sup>-</sup>]]<br />[[w:Carbonat|CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>]] || [[Datei:AX3E0-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal planar || [[Datei:Trigonal-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal planar || 120° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX2E1-2D.png|64px]]<br />AX<sub>2</sub>E || [[w:Schwefeldioxid|SO<sub>2</sub>]]<br />[[w:Ozon|O<sub>3</sub>]]<br />[[w:Nitrit|NO<sub>2</sub><sup>-</sup>]] || [[Datei:AX2E1-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal planar || [[Datei:Bent-3D-balls.png|64px]]<br />gewinkelt || ca. 115° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX1E2-2D.png|64px]]<br />AX<sub>1</sub>E<sub>2</sub> || || [[Datei:AX1E2-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal planar || [[Datei:AX1E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || 180° | |||
|- | |||
|valign="top" rowspan="4" |4 || [[Datei:AX4E0-2D.png|64px]]<br />AX<sub>4</sub> || [[w:Methan|CH<sub>4</sub>]]<br />[[w:Sulfatanion|SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>]] [[Phosphat|PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>]]<br />[[w:Perchlorat|ClO<sub>4</sub><sup>-</sup>]] || [[Datei:AX4E0-3D-balls.png|64px]]<br />tetraedrisch || [[Datei:Tetrahedral-3D-balls.png|64px]]<br />tetraedrisch || 109,5° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX3E1-2D.png|64px]]<br />AX<sub>3</sub>E || [[w:Ammoniak|NH<sub>3</sub>]]<br />[[w:Phosphortrichlorid|PCl<sub>3</sub>]] || [[Datei:AX3E1-3D-balls.png|64px]]<br />tetraedrisch || [[Datei:Pyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-pyramidal || ca. 107° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX2E2-2D.png|64px]]<br />AX<sub>2</sub>E<sub>2</sub> || [[Wasser|H<sub>2</sub>O]] || [[Datei:AX2E2-3D-balls.png|64px]]<br />tetraedrisch || [[Datei:Bent-3D-balls.png|64px]]<br />gewinkelt || ca. 104° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX1E3-2D.png|64px]]<br />AX<sub>1</sub>E<sub>3</sub> || [[w:Chlorwasserstoff|HCl]] || [[Datei:AX1E3-3D-balls.png|64px]]<br />tetraedrisch || [[Datei:AX1E0-3D-balls.png|64px]]<br />linear || 180° | |||
|- | |||
|valign="top" rowspan="4" |5 || [[Datei:AX5E0-2D.png|64px]]<br />AX<sub>5</sub> || [[w:Phosphorpentachlorid|PCl<sub>5</sub>]] || [[Datei:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-bipyramidal || [[Datei:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-bipyramidal || 120° / 90° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX4E1-2D.png|64px]]<br />AX<sub>4</sub>E || [[w:Schwefeltetrafluorid|SF<sub>4</sub>]], [[w:Schwefeltetrachlorid|SCl<sub>4</sub>]] || [[Datei:AX4E1-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-bipyramidal || [[Datei:Seesaw-3D-balls.png|64px]]<br />"Wippe", bisphenoidal || ca. 175° / 110° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX3E2-2D.png|64px]]<br />AX<sub>3</sub>E<sub>2</sub> || [[w:Chlortrifluorid|ClF<sub>3</sub>]] || [[Datei:AX3E2-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-bipyramidal || [[Datei:T-shaped-3D-balls.png|64px]]<br />T-förmig || ca. 87,5° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX2E3-2D.png|64px]]<br />AX<sub>2</sub>E<sub>3</sub> || [[w:Xenondifluorid|XeF<sub>2</sub>]] || [[Datei:AX2E3-3D-balls.png|64px]]<br />trigonal-bipyramidal || [[Datei:Linear-3D-balls.png|64px]]<br />linear || 180° | |||
|- | |||
|valign="top" rowspan="3" |6 || [[Datei:AX6E0-2D.png|64px]]<br />AX<sub>6</sub> || [[w:Schwefelhexafluorid|SF<sub>6</sub>]] || [[Datei:AX6E0-3D-balls.png|64px]]<br />oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal,<br /> trigonal-antiprismatisch) || [[Datei:Octahedral-3D-balls.png|64px]]<br />oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal,<br />trigonal-antiprismatisch) || 90° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX5E1-2D.png|64px]]<br />AX<sub>5</sub>E || [[w:Chlorpentafluorid|ClF<sub>5</sub>]] || [[Datei:AX5E1-3D-balls.png|64px]]<br />oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal,<br /> trigonal-antiprismatisch) || [[Datei:Square-pyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />quadratisch-pyramidal || ca. 85° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX4E2-2D.png|64px]]<br />AX<sub>4</sub>E<sub>2</sub> || [[w:Xenontetrafluorid|XeF<sub>4</sub>]] || [[Datei:AX4E2-3D-balls.png|64px]]<br />oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal,<br /> trigonal-antiprismatisch) || [[Datei:Square-planar-3D-balls.png|64px]]<br />quadratisch-planar || 90° | |||
|- | |||
|valign="top" rowspan="3" |7 || [[Datei:AX7E0-2D.png|72px]]<br />AX<sub>7</sub> || [[w:Iodheptafluorid|IF<sub>7</sub>]] || [[Datei:AX7E0-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-bipyramidal || [[Datei:Pentagonal-bipyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-bipyramidal || 90° / 72° | |||
|- | |||
| [[Datei:AX6E1-2D.png|72px]]<br />AX<sub>6</sub>E || [XeOF<sub>5</sub>]<sup>-</sup> || [[Datei:AX6E1-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-bipyramidal || [[Datei:Pentagonal-pyramidal-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-pyramidal || ca. 90° / ca. 72° | |||
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| [[Datei:AX5E2-2D.png|72px]]<br />AX<sub>5</sub>E<sub>2</sub> || XeF<sub>5</sub><sup>-</sup> || [[Datei:AX5E2-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-bipyramidal || [[Datei:Pentagonal-planar-3D-balls.png|64px]]<br />pentagonal-planar || 72° | |||
|- | |||
|valign="top" |8 || AX<sub>8</sub> || IF<sub>8</sub><sup>-</sup> ||[[Datei:AX8E0-3D-balls.png|64x64px]] | |||
tetragonal-antiprismatisch | |||
|[[Datei:Square-antiprismatic-3D-balls.png|64x64px]] | |||
tetragonal-antiprismatisch | |||
|78° / 73° | |||
|} | |||
</center> | |||
== Literatur == | |||
* Ronald J. Gillespie: ''Molecular geometry'', New York, Van Nostrand Reinhold, 1972. | |||
**deutsch: ''Molekülgeometrie. Elektronenpaar-Abstoßung und molekulare Struktur.'' Übersetzt von Joseph Grobe. Verlag Chemie, Weinheim 1975; ISBN 3-527-25610-5. | |||
* {{Literatur | Autor=István Hargittai | Titel=Ronald J. Gillespie; the VSEPR model; and molecular symmetry | Sammelwerk=[[w:Structural Chemistry|Structural Chemistry]] | Band=Vol. 20 | Nummer=2 | Jahr=2009 | Seiten=155–159 | DOI=10.1007/s11224-009-9439-7 |Online=[https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs11224-009-9439-7.pdf pdf]}} | |||
* {{Literatur | Autor=I. Hargittai, B. Chamberland | Titel=The VSEPR Model of Molecular Geometry | Sammelwerk=Computers & Mathematics with Applications | Band=12 | Jahr=1986 | Seiten=1021-1038 | DOI=10.1016/0898-1221(86)90438-4 | Online=[https://core.ac.uk/download/pdf/82240746.pdf pdf]}} | |||
== Einzelnachweise == | |||
<references /> | |||
[[Kategorie:Chemie]] |
Version vom 4. Januar 2019, 16:26 Uhr
Das VSEPR-Modell (von eng. Valence Shell Electron Pair Repulsion) wurde von Ronald Gillespie und Ronald Nyholm entwickelt, um für chemische Verbindungen eine anschauliche Abschätzung der Molekülgeometrie zu ermöglichen. Es berücksichtigt dabei nur die Abstoßungskräfte zwischen den Elektronenpaaren der Valenzschale eines von n Liganden L umgebenen Zentralatoms Z und basiert auf folgenden vier Regeln[1]:
- Die bindenden und freien Elektronenpaare eines Moleküls der allgemeinen Form ZLn ordnen sich so um das Zentralatom , dass sie den größtmöglichsten Abstand voneinander haben.
- Die freien Elektronenpaare E werden dabei als Pseudoliganden einer Pseudostruktur ZLnEm betrachtet und beanspruchen mehr Platz als die bindenden.
- Der Raumbedarf der bindenden Elektronenpaare steigt mit zunehmender Elektronegativität der Liganden .
- Mehrfachbindungen werden wie Einfachbindungen behandelt, beanspruchen aber mehr Platz als diese.
Um die möglichen geometrischen Anordnungen auszuloten, kann man sich die Elektronenpaare als Punkte auf einer das Zentralatom Sphäre vorstellen. Je nach Anzahl der Liganden ergeben sich dann typische geometrische Formen, die der ersten Regel genügen (siehe nebenstehende Zeichnung). Abhängig von den weiteren Regeln entstehen auch verzerrte Figuren, die vom Idealtypus bezüglich der Bindungslängen und -winkel abweichen.
Einen Überblick gibt die nachstehende Tabelle:
Liganden | Molekültypen | Beispiel | Pseudostruktur | Realstruktur | Winkel |
---|---|---|---|---|---|
1 | AX1 |
H2 | linear |
linear |
180° |
2 | AX2 |
BeCl2 CO2 |
linear |
linear |
180° |
AX1E1 |
CO | linear |
linear |
180° | |
3 | AX3 |
BF3 NO3- CO32- |
trigonal planar |
trigonal planar |
120° |
AX2E |
SO2 O3 NO2- |
trigonal planar |
gewinkelt |
ca. 115° | |
AX1E2 |
trigonal planar |
linear |
180° | ||
4 | AX4 |
CH4 SO42- PO43- ClO4- |
tetraedrisch |
tetraedrisch |
109,5° |
AX3E |
NH3 PCl3 |
tetraedrisch |
trigonal-pyramidal |
ca. 107° | |
AX2E2 |
H2O | tetraedrisch |
gewinkelt |
ca. 104° | |
AX1E3 |
HCl | tetraedrisch |
linear |
180° | |
5 | AX5 |
PCl5 | trigonal-bipyramidal |
trigonal-bipyramidal |
120° / 90° |
AX4E |
SF4, SCl4 | trigonal-bipyramidal |
"Wippe", bisphenoidal |
ca. 175° / 110° | |
AX3E2 |
ClF3 | trigonal-bipyramidal |
T-förmig |
ca. 87,5° | |
AX2E3 |
XeF2 | trigonal-bipyramidal |
linear |
180° | |
6 | AX6 |
SF6 | oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
90° |
AX5E |
ClF5 | oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
quadratisch-pyramidal |
ca. 85° | |
AX4E2 |
XeF4 | oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
quadratisch-planar |
90° | |
7 | AX7 |
IF7 | pentagonal-bipyramidal |
pentagonal-bipyramidal |
90° / 72° |
AX6E |
[XeOF5]- | pentagonal-bipyramidal |
pentagonal-pyramidal |
ca. 90° / ca. 72° | |
AX5E2 |
XeF5- | pentagonal-bipyramidal |
pentagonal-planar |
72° | |
8 | AX8 | IF8- |
tetragonal-antiprismatisch |
tetragonal-antiprismatisch |
78° / 73° |
Literatur
- Ronald J. Gillespie: Molecular geometry, New York, Van Nostrand Reinhold, 1972.
- deutsch: Molekülgeometrie. Elektronenpaar-Abstoßung und molekulare Struktur. Übersetzt von Joseph Grobe. Verlag Chemie, Weinheim 1975; ISBN 3-527-25610-5.
- István Hargittai: Ronald J. Gillespie; the VSEPR model; and molecular symmetry. In: Structural Chemistry. Vol. 20, Nr. 2, 2009, S. 155–159, doi:10.1007/s11224-009-9439-7 (pdf).
- I. Hargittai, B. Chamberland: The VSEPR Model of Molecular Geometry. In: Computers & Mathematics with Applications. 12, 1986, S. 1021-1038, doi:10.1016/0898-1221(86)90438-4 (pdf).
Einzelnachweise
- ↑ vgl. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 81.–90. Auflage. de Gruyter, Berlin 1976, ISBN 3-11-005962-2, S. 131.