1.7 : Teoria VSEPR

La teoria della repulsione delle coppie di elettroni del guscio di valenza (teoria VSEPR) ci consente di prevedere la struttura molecolare attorno ad un atomo centrale da un esame del numero di legami e coppie di elettroni solitari nella sua struttura di Lewis. Il modello VSEPR presuppone che le coppie di elettroni nel guscio di valenza di un atomo centrale si dispongano in modo da minimizzare le repulsioni tra loro massimizzando la distanza. Gli elettroni nel guscio di valenza di un atomo centrale formano coppie di legame, situate principalmente tra atomi legati, o coppie solitarie.

In una molecola, due regioni di densità elettronica sono orientate linearmente sui lati opposti dell'atomo centrale per ridurre al minimo le repulsioni. Allo stesso modo, tre gruppi elettronici assumono una geometria trigonale planare, quattro gruppi elettronici formano un tetraedro, cinque gruppi elettronici preferiscono la geometria trigonale bipiramidale, mentre sei gruppi assumono geometria ottaedrica.

È importante notare che la geometria della coppia di elettroni attorno ad un atomo centrale non è sempre la stessa della sua struttura molecolare. La geometria della coppia di elettroni descrive tutte le regioni in cui si trovano gli elettroni in una molecola, sia nei legami sia nelle coppie solitarie. La struttura molecolare descrive la posizione degli atomi in una molecola, non gli elettroni. Pertanto, la geometria della coppia di elettroni è la stessa della struttura molecolare solo quando non ci sono coppie di elettroni solitarie attorno all'atomo centrale.

Una coppia solitaria di elettroni occupa uno spazio maggiore di una coppia di legame; questo perché una coppia solitaria è legata ad un solo nucleo, mentre un gruppo elettronico di legame è condiviso da due nuclei. Pertanto, le repulsioni di coppie solitarie-coppie solitarie sono maggiori delle repulsioni di coppie solitarie-coppie di legame e delle repulsioni di coppie di legame-coppie di legame.

Secondo la teoria VSEPR, le posizioni degli atomi terminali sono equivalenti nelle geometrie delle coppie di elettroni lineari, trigonali planari, tetraedriche e ottaedriche. Pertanto, qualsiasi posizione può essere occupata da una singola coppia solitaria. Nella geometria bipiramidale trigonale, invece, le due posizioni assiali sono distinte dalle tre posizioni equatoriali. Qui la posizione equatoriale ha più spazio disponibile a causa degli angoli di legame di 120° ed è preferita dalle coppie solitarie più grandi. Allo stesso modo, quando due coppie solitarie e quattro coppie di legame sono disposte secondo una geometria ottaedrica attorno ad un atomo centrale, le due coppie solitarie si trovano a 180°, risultando in una struttura molecolare planare quadrata.

Questo testo è stato adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6 Molecular Structure and Polarity.