1.7 : VSEPR Theorie

Die Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßungstheorie (VSEPR-Theorie) ermöglicht es, die Molekülstruktur um ein Zentralatom aus einer Untersuchung der Anzahl von Bindungen und freien Elektronenpaaren in seiner Lewis-Struktur vorherzusagen. Das VSEPR-Modell geht davon aus, dass Elektronenpaare in der Valenzschale eines Zentralatoms eine Anordnung annehmen, die die Abstoßungen zwischen diesen Elektronenpaaren minimiert, indem der Abstand zwischen ihnen maximiert wird. Die Elektronen in der Valenzschale eines Zentralatoms bilden entweder Bindungspaare, die sich hauptsächlich zwischen gebundenen Atomen befinden, oder freie Elektronenpaare.

Zwei Bereiche der Elektronendichte in einem Molekül sind linear auf gegenüberliegenden Seiten des Zentralatoms ausgerichtet, um die Abstoßung zu minimieren. In ähnlicher Weise sind drei Elektronengruppen in der trigonal-planaren Geometrie angeordnet, vier Elektronengruppen bilden ein Tetraeder, fünf Elektronengruppen bevorzugen die trigonal-bipyramidale Geometrie, während sechs solcher Gruppen oktaedrisch ausgerichtet sind.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Elektronenpaargeometrie um ein Zentralatom nicht immer mit seiner Molekülstruktur übereinstimmt. Die Elektronenpaargeometrie beschreibt alle Bereiche, in denen sich Elektronen in einem Molekül befinden, sowohl in Bindungen als auch in freien Elektronenpaaren. Die Molekülstruktur beschreibt die Position der Atome in einem Molekül, nicht der Elektronen. Daher ist die Elektronenpaargeometrie nur dann dieselbe wie die Molekülstruktur, wenn sich um das Zentralatom herum keine freien Elektronenpaare befinden.

Ein einzelnes Elektronenpaar nimmt einen größeren Raum ein als ein Bindungspaar; Dies liegt daran, dass ein freies Elektronenpaar nur an einen Kern gebunden ist, während eine bindende Elektronengruppe von zwei Kernen gemeinsam genutzt wird. Daher sind die Abstoßungen zwischen freien Elektronenpaaren größer als die Abstoßungen zwischen freien Elektronenpaaren und Bindungspaaren sowie zwischen Bindungspaaren und Bindungspaaren.

Gemäß der VSEPR-Theorie sind die Positionen der terminalen Atome in den linearen, trigonal-planaren, tetraedrischen und oktaedrischen Elektronenpaargeometrien äquivalent. Somit kann jede der Positionen durch ein einzelnes freies Elektronenpaar besetzt werden. In der trigonal-bipyramidalen Geometrie unterscheiden sich jedoch die beiden axialen Positionen von den drei äquatorialen Positionen. Hier hat die äquatoriale Position aufgrund der 120°-Bindungswinkel mehr Platz zur Verfügung und wird von den größeren freien Elektronenpaaren bevorzugt. Wenn zwei freie Elektronenpaare und vier Bindungspaare oktaedrisch um ein Zentralatom angeordnet sind, sind die beiden freien Elektronenpaare ebenfalls um 180° voneinander entfernt, was zu einer quadratisch-planaren Molekülstruktur führt.

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