VSEPR-Modell

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Mögliche Anordnungen der Liganden um das Zentralatom (I. Hargittai, B. Chamberland, 1986)

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]:

  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.
  2. Die freien Elektronenpaare E werden dabei als Pseudoliganden einer Pseudostruktur ZLnEm betrachtet und beanspruchen mehr Platz als die bindenden.
  3. Der Raumbedarf der bindenden Elektronenpaare steigt mit zunehmender Elektronegativität der Liganden .
  4. 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 umgebenden 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

  1. 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.