Förutse vinklarna mellan bundna atomer med teorin om valensskalelektronparstötning (VSEPR). Det steriska talet - summan av andra atomer och ensam elektronpar kopplade till en central atom - bestämmer geometrin hos en molekyl. Lone elektronpar bor i det yttre (valance) skalet hos en atom och delas inte med andra atomer.

TL; DR (för länge, läste inte)

Medan du kan inte använda VSEPR för att beräkna bindningsvinklar, det hjälper till att bestämma dessa vinklar baserat på steriskt tal. Endast väte har ett steriskt antal, och H2-molekylen har en linjär form.

Hybridiserade orbitaler

En elektron kretsar en atom i en karaktäristisk form bestämd av den mest troliga platsen för att hitta elektron vid någon tidpunkt. Elektroner avvisar varandra eftersom de alla har negativa laddningar, så orbitaler ger varje elektron det maximala möjliga avståndet från sina grannar. När en valenselektron bildar en kovalent bindning med en annan atom förändras orbitalen i en process som kallas hybridisering. VSEPR förutsäger bindningsvinklar baserade på hybridiserade orbitaler, men är inte korrekta för vissa metallföreningar, gasformiga salter och oxider.

Sp Hybridisering

Det enklaste hybridomgången är sp, vilket motsvarar ett steriskt antal två. Bindningsvinkeln är linjär, eller 180 grader, när atomen inte har några ensamma elektronpar. Ett exempel är koldioxid. Omvänt har en kvävemolekyl ett lone elektronpar. Detta ger den en linjär form men en ohybridiserad orbital och har därför ingen bindningsvinkel.

Sp2 Hybridisering

Ett steriskt antal tre leder till bildandet av sp2-orbitaler. Bindningsvinklarna beror på antalet lone elektronpar. Bortriklorid har till exempel inga ensamma par, en trigonal planform och bindningsvinklar på 120 grader. Trioxygenmolekylen O3 har ett lone par och bildar en böjd form med bindningsvinklar på 118 grader. Å andra sidan har O2 två ensamma par och en linjär form.

Sp3 Hybridisering

En atom med ett steriskt antal fyra kan ha från noll till tre ensamma elektronpar inom en sp3 hybridiserad orbital. Metan, som inte har några ensamma par, bildar en tetraeder med 109,5-graders bindningsvinklar. Ammoniak har ett lone par, vilket skapar bindningsvinklar på 107,5 grader och en trigonal pyramidform. Vatten, med två ensamma par elektroner, har en böjd form med 104,5-graders bindningsvinklar. Fluormolekyler har tre ensamma par och en linjär geometri.

Högre steriska tal

Högre steriska tal leder till mer komplexa geometrier och olika bindningsvinklar. Förutom VSEPR förutsätter komplicerade teorier som molekylära kraftfält och kvantteori också bindningsvinklar.