1.8 : Molekulare Geometrie und Dipolmomente

VSEPR theory helps to determine electron-pair geometries and molecular geometries.

A series of steps is used to predict the geometry and bond angles of molecules, such as phosphorus trichloride.

The first step is to draw the Lewis structure of the molecule.

Next, count the total number of electron groups on the central atom. Around phosphorus, there are four electron groups: three bonding pairs and one lone pair.

Now, determine the electron-pair geometry. The electron-pair geometry is tetrahedral. However, because of the lone pair, the molecular geometry is trigonal pyramidal. The lone pair reduces the bond angle to less than 109.5°.

Bonding electron pairs are not always shared equally between the two bonding atoms.

In a covalent bond like that of hydrofluoric acid, the electrons are pulled toward the more electronegative atom, indicated by a partial charge. Such bonds are called polar bonds.

The charge separation creates a vector called the bond dipole moment, which is indicated by the Greek letter µ. Its value is the product of the magnitude of the partial charges and the distance between them.

Dipole moments are commonly expressed in debyes. One debye is equal to 3.336 × 10⁻³⁰ coulomb-meters.

The vector points from the less to the more electronegative atom and indicates the bond dipole moment. Its length is proportional to the magnitude of the electronegativity difference between the two atoms. Most diatomic molecules containing atoms of different elements have dipole moments and therefore are polar molecules.

In polyatomic compounds, the net dipole moment is determined by the individual bond dipole moments and geometry of the compound.

Consider a water molecule with two polar bonds. It has a bent shape and is a polar molecule.

In contrast, a carbon dioxide molecule is linear. The two carbon–oxygen bonds are polar but are oriented in opposite directions, canceling out each other's dipole moment and making the overall molecule nonpolar.

Mit der VSEPR-Theorie können die Elektronenpaargeometrien und Molekülstrukturen wie folgt bestimmt werden:

Schreiben Sie die Lewis-Struktur des Moleküls oder mehratomigen Ions auf.
Zählen Sie die Anzahl der Elektronengruppen (Einzelpaare und Bindungen) um das Zentralatom. Eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung zählt als ein Bereich der Elektronendichte.
Identifizieren Sie die Elektronenpaargeometrie anhand der Anzahl der Elektronengruppen.
Verwenden Sie die Anzahl der freien Elektronenpaare, um die Molekülstruktur zu bestimmen. Wenn mehr als eine Anordnung von freien Elektronenpaaren und chemischen Bindungen möglich ist, wählen Sie diejenige, die die Abstoßungen minimiert.

Dipolmoment eines Moleküls

Wenn Atome mit unterschiedlicher Elektronegativität eine Bindung eingehen, werden die Elektronen zum elektronegativeren Atom gezogen, sodass ein Atom eine teilweise positive Ladung (δ+) und das andere Atom eine teilweise negative Ladung (δ–) erhält. Solche Bindungen werden polare kovalente Bindungen genannt und die Ladungstrennung führt zu einem Bindungsdipolmoment. Die Größe eines Bindungsdipolmoments wird durch den griechischen Buchstaben µ dargestellt und ergibt sich aus:

μ = Qr

Dabei ist Q die Größe der Teilladungen (bestimmt durch die Elektronegativitätsdifferenz) und r der Abstand zwischen ihnen.

Dipolmomente werden üblicherweise in Debye ausgedrückt, wobei ein Debye 3,336 × 10−30 C·m entspricht.

Das Bindungsdipolmoment ist ein Vektor, der durch einen Pfeil dargestellt wird, der entlang der Bindung vom weniger elektronegativen zum elektronegativeren Atom zeigt, mit einem kleinen Pluszeichen am weniger elektronegativen Ende.

Abhängig von seiner Molekülstruktur und der Polarität jeder seiner Bindungen kann es auch bei einem ganzen Molekül zu einer Ladungstrennung kommen. Solche Moleküle nennt man polar. Das Dipolmoment misst das Ausmaß der Nettoladungstrennung im gesamten Molekül. In zweiatomigen Molekülen bestimmt das Bindungsdipolmoment die Molekülpolarität.

Wenn ein Molekül mehr als eine Bindung enthält, muss die Geometrie berücksichtigt werden. Wenn die Bindungen in einem Molekül so angeordnet sind, dass die Vektorsumme ihrer Bindungsmomente gleich Null ist, dann ist das Molekül unpolar (z. B. CO2). Das Wassermolekül hat eine gebogene Molekülstruktur und die beiden Bindungsmomente heben sich nicht auf. Daher ist Wasser ein polares Molekül mit einem Nettodipolmoment.

Dieser Text wurde angepasst von Openstax, Chemistry 2e, Abschnitt 7.6 Molecular Structure and Polarity.

Tags

Molecular Geometry Dipole Moments VSEPR Theory Lewis Structure Electron Groups Electron pair Geometry Lone Pairs Molecular Structure Repulsions Electronegativities Polar Covalent Bonds Partial Positive Charge Partial Negative Charge Bond Dipole Moment Magnitude Of Dipole Moment Debyes Vector Representation

PLAYLIST

Loading...

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten