化学中的分子几何是构成分子的原子的三维排列。它包括分子的一般形状以及键长、键角、扭转角和决定每个原子位置的任何其他几何参数。
了解化合物的分子结构有助于确定物质的极性、反应性、物相、颜色、磁性以及生物活性。分子几何结构考虑了原子数和孤对电子数。常见的分子几何结构包括:
分子几何结构由价壳层电子排斥(VSEPR)理论确定。这是一个基于最小化电子对之间的排斥力的分子几何理论。该模型适用于大多数具有中心原子的化合物。使用VSEPR理论的几何表格有助于绘制和理解分子。
电子,无论是键合的还是孤对的,都会相互排斥,它们围绕着一个中心原子排列,使这种排斥最小化,使它们之间的距离最大化。孤对电子的排斥力比键对强,这将改变分子几何结构中的键角,使键角略小。
三角平面是一种分子形状,当分子中的中心原子周围有三个键且没有孤对时产生。在理想的三角平面物种中,所有三个配体都是相同的,它们沿着中心原子的键排列,它们之间的键角为120°。具有四方平面电子对几何形状的分子在中心有sp2d杂交。
具有三角平面几何形状的分子示例包括:
具有三角平面几何形状的离子包括:
三角锥体是一种分子形状,当分子中的中心原子上有三个键和一个孤对时产生。在有机化学中,具有四方锥体几何形状的分子有时被称为sp3。氨(NH3)是一种三角吡喃分子。它有三个氢原子和一对非共享的电子附着在固氮原子上。
三个氢原子被电子孤对排斥,几何结构被扭曲成一个三角金字塔,因此,三个氢原子和孤对电子以接近109o的键角尽可能远离。
显示三角棱锥几何图形的原子示例包括:
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比较基础 | 三角平面 | 三角锥体 |
描述 | 三角平面几何由四个原子的分子表示。有一个中心原子,其他三个原子(外围原子)与中心原子相连,它们位于三角形的角上。 | 具有四个原子或配体的分子显示了三角锥体几何结构。中心原子将位于顶点,其他三个原子或配体将位于一个底部,它们位于三角形的三个角。 |
孤对电子 | 在中心原子中没有孤对电子。 | 在中心原子上有一对孤对电子。 |
一架飞机 | 三角形平面形状的分子是三角形的,在一个平面或平面上。 | 三角锥体中的原子不在一个平面内。 |
键角 | 具有理想三角平面几何形状的分子,其外围原子之间的夹角为120°。 | 三角锥体中的键角约为107o。 |
例子 | 三氟化硼(BF)、氯化钴、碳酸盐、硫酸盐等 | 氨、氯酸盐离子和亚硫酸盐离子。 |
键排斥 | 只有键排斥。 | 存在键-键和键-孤对排斥。 |
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