VSEPR-Modell
Das VSEPR-Modell (Abkürzung für Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:lang“ ist nicht vorhanden., deutsch Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung), auch EPA-Modell (Elektronenpaarabstoßungs-Modell) oder ursprünglich VEPR-Theorie (englisch Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:lang“ ist nicht vorhanden.), führt die räumliche Gestalt eines Moleküls auf die abstoßenden Kräfte zwischen den Elektronenpaaren der Valenzschale zurück.
für zwei und drei Elektronenpaare
Das Modell wird nach seinen Entwicklern auch Gillespie-Nyholm-Theorie genannt.
Die abgeleiteten Regeln[Bearbeiten]
Aus dem VSEPR-Modell ergeben sich folgende Regeln für Moleküle des Typs AXn:<ref>Vorlage:Holleman-Wiberg</ref>
- Die Elektronenpaare der Valenzschale des Zentralatoms (A), d. h. des Atoms im Zentrum des Moleküls, ordnen sich so an, dass der Abstand zwischen ihnen möglichst groß wird.
- Die freien Elektronenpaare (hier mit E symbolisiert) in einem Molekül vom Typ AXnEm beanspruchen mehr Raum als die bindenden Elektronenpaare und führen somit zu einer Vergrößerung der Winkel X-A-E und einer Verkleinerung der Winkel X-A-X.
- Einzelne freie Elektronen in Radikalen nehmen weniger Raum ein als freie Elektronenpaare.
- Größere Elektronegativitätsdifferenzen zwischen A und X vermindern damit den Raumbedarf der entsprechenden Bindung.
- Mehrfachbindungen beanspruchen mehr Raum als Einfachbindungen, wobei der Platzbedarf mit der Bindungsordnung steigt.
- Für die Bestimmung der groben Molekülstruktur werden jedoch nur die Sigma-Bindungen herangezogen, d. h., Mehrfachbindungen werden hier wie Einfachbindungen behandelt.
- Kleinere Zentralatome bzw. größere negativ polarisierte Liganden bewirken eine starke sterische und elektronische Abstoßungskraft, die die eines freien Elektronenpaars übertreffen kann.
Vorhersagen bei freien Elektronenpaaren am Zentralatom[Bearbeiten]
Wenn keine freien Elektronenpaare am Zentralatom vorhanden sind, können Molekülstrukturen recht einfach durch Abzählen der „Reste“ vorhergesagt werden.
Dennoch lässt sich auch die Betrachtung von Verbindungen mit einem oder mehreren stereochemisch aktiven, freien Elektronenpaaren näherungsweise schematisieren. Dazu werden diese – ähnlich wie Bindungspartner – als Pseudoliganden behandelt und mit dem griechischen Buchstaben „ψ“ (Psi) gekennzeichnet. So gelangt man zur Pseudostruktur des jeweiligen Moleküls.
Beispiel: Das Sauerstoffatom des Wassermoleküls, an welches zwei Wasserstoffatome kovalent gebunden sind (X = 2), weist zwei freie Elektronenpaare auf (E = 2). Daraus ergibt sich eine Anzahl von # = 2 + 2 = 4 Pseudoliganden und somit eine tetraedrische Pseudostruktur (Strukturtyp), die als ψ2-Tetraeder beschrieben werden kann. Indem nun die freien Elektronenpaare „weggedacht“ werden, bleibt die in diesem Fall gewinkelte Realstruktur (Molekülstruktur) zurück, die nur durch die Atomkerne beschrieben wird.
Ein Beispiel für ein ψ1-Tetraeder, d. h. mit nur einem freien Elektronenpaar, ist das Ammoniak-Molekül NH3.
| # | Molekültypen<templatestyles src="FN/styles.css" /> <sup class="fussnoten-marke" data-annotationpair-m="Skriptfehler: Ein solches Modul „URLutil“ ist nicht vorhanden.">Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden.Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden. | Beispiel | Ψ – Struktur / Pseudostruktur<templatestyles src="FN/styles.css" /> <sup class="fussnoten-marke" data-annotationpair-m="Skriptfehler: Ein solches Modul „URLutil“ ist nicht vorhanden.">Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden.Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden. | Realstruktur<templatestyles src="FN/styles.css" /> <sup class="fussnoten-marke" data-annotationpair-m="Skriptfehler: Ein solches Modul „URLutil“ ist nicht vorhanden.">Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden.Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden. | Winkel<templatestyles src="FN/styles.css" /> <sup class="fussnoten-marke" data-annotationpair-m="Skriptfehler: Ein solches Modul „URLutil“ ist nicht vorhanden.">Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplUtl“ ist nicht vorhanden.Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden. |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Datei:AX1E0-2D.svg AX1 |
H2 | Datei:AX1E0-3D-balls.png linear |
Datei:AX1E0-3D-balls.png linear |
|
| 2 | Datei:AX2E0-2D.svg AX2 |
BeCl2 CO2 |
Datei:AX2E0-3D-balls.png linear |
Datei:Linear-3D-balls.png linear |
180° |
| Datei:AX1E1-2D.svg AX1E1 |
CO | Datei:AX1E1-3D-balls.png linear |
Datei:AX1E0-3D-balls.png linear |
||
| 3 | Datei:AX3E0-side-2D.svg AX3 |
BF3 NO3− CO32− |
Datei:AX3E0-3D-balls.png trigonal planar |
Datei:Trigonal-3D-balls.png trigonal planar |
120° |
| Datei:AX2E1-2D.svg AX2E |
SO2 O3 NO2− |
Datei:AX2E1-3D-balls.png trigonal planar |
Datei:Bent-3D-balls.png gewinkelt |
ca. 115° | |
| Datei:AX1E2-2D.svg AX1E2 |
Datei:AX1E2-3D-balls.png trigonal planar |
Datei:AX1E0-3D-balls.png linear |
|||
| 4 | Datei:AX4E0-2D.svg AX4 |
CH4 SO42− PO43− ClO4− |
Datei:AX4E0-3D-balls.png tetraedrisch |
Datei:Tetrahedral-3D-balls.png tetraedrisch |
109,5° |
| Datei:AX3E1-2D.svg AX3E |
NH3 PCl3 |
Datei:AX3E1-3D-balls.png tetraedrisch |
Datei:Pyramidal-3D-balls.png trigonal-pyramidal |
ca. 107° | |
| Datei:AX2E2-2D.svg AX2E2 |
H2O | Datei:AX2E2-3D-balls.png tetraedrisch |
Datei:Bent-3D-balls.png gewinkelt |
ca. 104° | |
| Datei:AX1E3-2D.svg AX1E3 |
HCl | Datei:AX1E3-3D-balls.png tetraedrisch |
Datei:AX1E0-3D-balls.png linear |
||
| 5 | Datei:AX5E0-2D.svg AX5 |
PCl5 | Datei:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png trigonal-bipyramidal |
Datei:Trigonal-bipyramidal-3D-balls.png trigonal-bipyramidal |
120° / 90° |
| Datei:AX4E1-2D.svg AX4E |
SF4, SCl4 | Datei:AX4E1-3D-balls.png trigonal-bipyramidal |
Datei:Seesaw-3D-balls.png "Wippe", bisphenoidal |
ca. 175° / 110° | |
| Datei:AX3E2-2D.svg AX3E2 |
ClF3 | Datei:AX3E2-3D-balls.png trigonal-bipyramidal |
Datei:T-shaped-3D-balls.png T-förmig |
ca. 87,5° | |
| Datei:AX2E3-2D.svg AX2E3 |
XeF2 | Datei:AX2E3-3D-balls.png trigonal-bipyramidal |
Datei:Linear-3D-balls.png linear |
180° | |
| 6 | Datei:AX6E0-2D.svg AX6 |
SF6 | Datei:AX6E0-3D-balls.png oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
Datei:Octahedral-3D-balls.png oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
90° |
| Datei:AX5E1-2D-1.svg AX5E |
ClF5 | Datei:AX5E1-3D-balls.png oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
Datei:Square-pyramidal-3D-balls.png quadratisch-pyramidal |
ca. 85° | |
| Datei:AX4E2-2D.svg AX4E2 |
XeF4 | Datei:AX4E2-3D-balls.png oktaedrisch (=quadratisch-bipyramidal, trigonal-antiprismatisch) |
Datei:Square-planar-3D-balls.png quadratisch-planar |
90° | |
| 7 | Datei:AX7E0-2D.svg AX7 |
IF7 | Datei:AX7E0-3D-balls.png pentagonal-bipyramidal |
Datei:Pentagonal-bipyramidal-3D-balls.png pentagonal-bipyramidal |
90° / 72° |
| Datei:AX6E1-2D.svg AX6E |
[XeOF5]− | Datei:AX6E1-3D-balls.png pentagonal-bipyramidal |
Datei:Pentagonal-pyramidal-3D-balls.png pentagonal-pyramidal |
ca. 90° / ca. 72° | |
| Datei:AX5E2-2D.png AX5E2 |
XeF5− | Datei:AX5E2-3D-balls.png pentagonal-bipyramidal |
Datei:Pentagonal-planar-3D-balls.png pentagonal-planar |
72° | |
| 8 | AX8 | IF8− | Datei:AX8E0-3D-balls.png | Datei:Square-antiprismatic-3D-balls.png
tetragonal-antiprismatisch |
78° / 73° |
Anmerkungen:
<templatestyles src="FN/styles.css" />
Grenzen der Anwendbarkeit[Bearbeiten]
Das VSEPR-Modell lässt sich auf Moleküle anwenden, bei denen die an das Zentralatom gebundenen Reste (Atome oder Atomgruppen) nicht allzu groß werden und keine spezifischen Wechselwirkungen aufeinander ausüben.
Nicht oder nur eingeschränkt anwendbar ist sie auf Übergangsmetallverbindungen. Vielfach stimmen jedoch auch bei einfachen Molekülen die Bindungswinkel nicht mit dem Modell überein. Für Verbindungen mit delokalisierten Elektronen kann die Anwendung des Modells ebenfalls mit Schwierigkeiten verbunden sein, hier ist die Hinzuziehung der Molekülorbitaltheorie notwendig.
Literatur[Bearbeiten]
- Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.
- Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden.
- R. J. Gillespie, I. Hargittai: The VSEPR Model of Molecular Geometry. 8. Aufl., Allyn & Bacon, Boston 1991, ISBN 978-0-205-12369-8.
Weblinks[Bearbeiten]
Skriptfehler: Ein solches Modul „TemplatePar“ ist nicht vorhanden.
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references />