. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

1

วุวุ 30131 30131 เคมีพั��นฐานเคมีพั��นฐานพั�นธะเคมี (ต่�อ)

1

นายศราวุ�ทธ แสงอ�ไร นายศราวุ�ทธ แสงอ�ไร คร�วุ�ชาการสาขาเคมี โรงเรยนมีหิ�ดลวุ�ทยาน�สรณ์$คร�วุ�ชาการสาขาเคมี โรงเรยนมีหิ�ดลวุ�ทยาน�สรณ์$

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

2

VSEPR Background

• ความรู้ เดิ มที่��เรู้าที่รู้าบค�อลั�กษณะของอ เลั�กต่รู้อนค�ในโครู้งสรู้างลั วอ สสามารู้ถแบ�งไดิเป็$นสองลั�กษณะค�อ electron pairs: bonding and lone.

• The Lewis Dot Structure สามารู้ถบอกเรู้าถ%งพั�นธะภายใน โมเลัก+ลั แต่�ไม�ไดิบอกถ%งลั�กษณะโรู้งสรู้างที่าง geometry?

• Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR).3D structure is determined by minimizing repulsion of electron pairs.

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

3

Example: CH4

• Must consider both bonding and lone pairs in minimizing repulsion.

H C

H

H

H

Lewis Structure VESPR Structure

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

4

• Example: NH3 (both bonding and lone pairs).

Lewis Structure VSEPR Structure

H N

H

H

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

5

• The previous examples illustrate the strategy for applying VSEPR to predict molecular structure:

1. Construct the Lewis Dot Structure

2. Arranging bonding/lone electron pairs in space such that repulsions are minimized.

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

6

• Linear Structures: angle between bonds is 180°

F Be F

F Be F

• Example: BeF2

180°

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

7

• Trigonal Planar Structures: angle between bonds is 120°

• Example: BF3

FBF

F

FBF

F

120°

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

8

• Pyramidal: Bond angles are <120°, and structure is nonplanar:

H N

H

H

• Example: NH3

107°

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

9

• Tetrahedral: Any (and every) HCH angle between bonds is ~109.5°

• Example: CH4

H C

H

H

H

109.5°

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

10

• Tetrahedral: angle may vary from 109.5° (exactly) due to size differences between bonding and lone pair electron densities (implies orbitals).

bonding pair

lone pair

Takes up more space than a bonding pair.

VSEPR Background

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

11

• Classic example of tetrahedral angle shift: from perfect tetrahedral (109.5°) to real water:

VSEPR : Tetrahedral

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

12

The molecules are not tetrahedral (only CH4 is);

However, in all cases the electrons (octet) are ~tetrahedrally arranged about the central atom

Tetrahedral (trigonal) pyramidal bent

VSEPR Comparison of CH4, NH3, and H2O

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

13VSEPR shape (PCl5)

• Trigonal Bipyramidal, 120° in plane, and two orbitals at 90° to plane:

P

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

• Example, PCl5:

90°

120°

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

14VSEPR and Octahedral Shape

• Octahedral: all angles are 90°:

• Example, SCl6:

90°

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

15Advanced VSEPR

• Square Planar versus “See Saw”

See Saw

Square Planar

No dipole moment

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

16

• Driving force for last structure was to maximize the angular separation of the lone pairs.

Lone Pairs need to have more room and be further from other pairs than bonding pairs.

Advanced VSEPR

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

17Advanced VSEPR

• VESPR and resonance structures. Must look at VESPR structures for all resonance species to predict molecular properties.

O O O

O O OO

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

18

Provide the Lewis dot and VESPR structures for CF2Cl2. Does it have a dipole moment?

C

F

FCl

Cl

32 e-

F

F

ClCl

Tetrahedral

VSEPR

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

19

4

4 6

3 5

-2 2 2 3

2 4 5 7

.

.

SO

SF cf SF

PF cf PF

NO NO NO O

IF IF IF IF

VSEPR and more molecules

. พั�นธะเคมี อ ศราวุ�ทธ แสงอ�ไร

20แหิล%งอ&างอ�ง• Martin S. Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter

and Change, McGraw-Hill Higher Education, 2004

• Raymond Chang, Chemistry, Williams College, McGraw-Hill Higher Education, 2002