Co oznacza skrótowiec VSEPR?, Schematy z Geometria

Pobierz Co oznacza skrótowiec VSEPR? i więcej Schematy w PDF z Geometria tylko na Docsity!

Co oznacza skrótowiec VSEPR?

Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela

W wielkim słowniku języka polskiego można odnaleźć olbrzymią ilość skrótów i skrótowców, form pośrednich i wyrazów od nich tworzonych. Przyczyną tego jest fakt, że posługiwanie się nimi na co dzień jest niezwykle wygodne. Z tym samym mamy do czynienia również w chemii. Wprowadzenie skrótowca znacznie ułatwia pracę niejednemu chemikowi. Czy wiesz, że za pomocą skrótowców określono symbole niektórych pierwiastków chemicznych, np. platyny - (platyna, łac. Platinum), a także nazwy niektórych technik eksperymentalnych, np. AAS (ang. Atomic Absorption Spectrometry)? Czy znasz inne skrótowce stosowane w chemii i potrafisz wyjaśnić ich znaczenie? Czy wiesz, co oznacza skrótowiec VSEPR?

Twoje cele

Wyjaśnisz znaczenie skrótu VSEPR. Przeanalizujesz reguły VSEPR. Zastosujesz reguły VSEPR do wyznaczenia kształtu prostych cząsteczek związków chemicznych. Ocenisz liczbę wolnych par elektronowych wokół atomu centralnego i zaproponujesz kształt cząsteczki.

Atomium to monumentalny model kryształu żelaza, powiększony 165 miliardów razy. Znajduje się w dzielnicy Laeken na przedmieściach Brukseli. Został zbudowany z okazji Wystawy Światowej w Brukseli w 1958 r., jako symbol ówczesnych naukowych oraz technicznych osiągnięć „wieku atomu”. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Pt

Co oznacza skrótowiec VSEPR?

• liczba wiązań sigma ( ) utworzonych przez atom centralny, czyli liczba podstawników otaczających atom centralny; wiązanie wielokrotne traktujemy jako wiązanie pojedyncze;
• liczba elektronów walencyjnych atomu centralnego;
• wartość ładunku jonu, wynikająca z deficytu lub nadmiaru elektronów w związku;
• liczba elektronów konieczna do uzyskania korzystniejszej energetycznie konfiguracji elektronowej (konfiguracji elektronowej atomu helowca) przez wszystkie atomy otaczające.

Ważne!

Przedstawiony powyżej wzór znajduje zastosowanie pod warunkiem, że:

cząsteczka zawiera jeden atom centralny, którym jest atom pierwiastka z bloku s lub p; hybrydyzacji ulegają tylko orbitale walencyjne atomu centralnego.

Reguła 1

Jeżeli , czyli liczba hybryd jest równa liczbie par tworzących wiązania , to kształt cząsteczki jest na ogół zgodny z przestrzennym rozmieszczeniem hybryd.

Przykład 1

Taki przypadek występuje dla cząsteczki metanu , w której hybrydy tworzą wiązania z czterema atomami wodoru. Wszystkie te wiązania są równocenne (kąty pomiędzy wiązaniami wynoszą 109,5°). W cząsteczce nie występują wolne pary elektronowe, co jest powodem względnej trwałości chemicznej tego związku.

Wzór przestrzenny metanu oraz model 3D cząsteczki metanu Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

m σ

V

C

O

XY n

Lp = n σ

CH 4 sp^3

W przypadku gdy w cząsteczce znajduje się więcej niż jeden atom centralny, wówczas geometria wokół każdego z nich rozpatrywana jest oddzielnie. Oznacza to, że każdy z atomów centralnych ulega hybrydyzacji.

Przykład 2

Kwas etanowy ( ) posiada 3 rodzaje geometrii dla 3 różnych atomów centralnych:

Wzór strukturalny (po lewej) oraz model 3D (po prawej) cząsteczki kwasu etanowego Źródło: dostępny w internecie: wikipedia.com, domena publiczna.

1. Atom węgla, oznaczony numerem 1, tworzy 4 wiązania kowalencyjne i nie posiada wolnych par elektronowych. Wokół atomu centralnego występuje tetraedryczny układ wiązań.
2. Atom węgla, oznaczony numerem 2, tworzy 3 wiązania (licząc wiązanie podwójne, jako jedno wiązanie). Dla tego atomu centralnego przypisuje się geometrię trygonalną płaską.
3. Atom tlenu, oznaczony numerem 3, tworzy 2 wiązania. Atom tlenu posiada również dwie wolne pary elektronowe. Z tego względu wokół atomu tlenu występuje tetraedryczny układ wiązań, a z uwagi na obecność wolnych par elektronowych, układ wiązań wokół atomu tlenu określany jest jako zgięty kątowy.

Reguła 2

Jeżeli atom centralny ma wolną parę elektronową (lub pary), to następują zmiany w kształcie cząsteczki. Nie jest on zgodny z przestrzennym rozmieszczeniem hybryd, co wynika z różnic w energii odpychania elektronów. Energia rośnie w szeregu:

CH 3 COOH

Wzór przestrzenny amoniaku oraz model 3D amoniaku z zaznaczoną na żółto wolną parą elektronową Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

Słownik

liczba przestrzenna

wartość pozwalająca wyznaczyć kształt cząsteczki z użyciem metody VSEPR; liczba przestrzenna jest równa liczbie wiązań z atomami otaczającymi i wolnych par elektronowych dookoła atomu centralnego cząsteczki; wiązania wielokrotne i wolne elektrony liczy się jako pojedyncze wiązanie

atom centralny (jon centralny)

atom bądź jon stanowiący rdzeń kompleksu (koordynacyjne związki) i przyłączający (koordynujący) pewną liczbę jonów ujemnych lub cząsteczek obojętnych, zwanych atomami otaczającymi

hybrydyzacja

w chemii kwantowej – tworzenie kombinacji liniowych orbitali atomowych powłoki walencyjnej danego atomu wieloelektronowego, różniących się wartościami pobocznej liczby kwantowej

Bibliografia

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa - Bielsko‐Biała 2010.

Vollhardt P., Schore N., Organic Chemistry: Structure and Function, 6th Edition, New York

Film samouczek

Polecenie 1

Czy wiesz, czym jest liczba przestrzenna i jak się ją oblicza? Zapoznaj się z filmem samouczkiem dotyczącym metody VSEPR, a następnie rozwiąż ćwiczenia.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DKnl9p1qb Film samouczek pt. „Co oznacza skrótowiec VSEPR?” Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film dotyczy znaczenia skrótu VSEPR, jak ustala się kształt cząsteczki, jak wyznacza się liczbę elektronów przy atomie centralnym.

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸 醙 難

Ćwiczenie 1

Zaznacz poprawne założenia teorii VSEPR.

Bierze się pod uwagę względną siłę odpychania par elektronowych: najsilniej odpychają się dwie wolne pary elektronowe, potem para wiążąca z parą niewiążącą, a najsłabiej dwie pary wiążące.

W przypadku gdy w cząsteczce znajduje się więcej niż jeden atom centralny, wówczas rozpatruje się wyłącznie geometrię jednego a nich.

Bierze się pod uwagę względną siłę odpychania par elektronowych: najsłabiej odpychają się dwie wolne pary elektronowe, potem para wiążąca z parą niewiążącą, a najmocniej dwie pary wiążące.

O kształcie cząsteczki decyduje łączna liczba par elektronowych wokół atomu centralnego, czyli pary wiążące i pary niewiążące (wolne pary elektronowe).

Ćwiczenie 2

Połącz w pary pojęcia z odpowiednimi definicjami.

liczba przestrzenna

wartość, pozwalająca wyznaczyć kształt cząsteczki z użyciem metody VSEPR

hybrydyzacja

w chemii kwantowej – tworzenie kombinacji liniowych orbitali atomowych powłoki walencyjnej danego atomu wieloelektronowego, różniących się wartościami pobocznej liczby kwantowej

VSEPR teoria odpychania par elektronówwalencyjnych

Ćwiczenie 3

W oparciu o teorię VSEPR określ kształt cząsteczki amoniaku.

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Ćwiczenie 4

Opierając się na teorii VSEPR, omów budowę cząsteczki H 2 S.

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

輸

輸

輸

Ćwiczenie 8 Na podstawie teorii VSEPR określ kształt anionu fosforanowego(V).

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

Ćwiczenie 9 Posługując się teorią VSEPR, określ kształt cząsteczki i podaj typ hybrydyzacji atomu centralnego.

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

BH 3

Zaloguj się, aby dodać ilustrację.

難

難

Dla nauczyciela

Autor: Gabriela Iwińska

Przedmiot: Chemia

Temat: Co oznacza skrótowiec VSEPR?

Grupa docelowa:

Szkoła ponadpodstawowa, liceum ogólnokształcące, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

4. rozpoznaje typ hybrydyzacji ( sp, sp , sp ) orbitali walencyjnych atomu centralnego w cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych; przewiduje budowę przestrzenną drobin metodą VSEPR; określa kształt drobin (struktura diagonalna, trygonalna, tetraedryczna, piramidalna, V‐kształtna).

Kształtowane kompetencje kluczowe:

kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne

Uczeń:

wyjaśnia znaczenie skrótowca VSEPR; analizuje reguły VSEPR; stosuje reguły VSEPR do wyznaczenia kształtu prostych cząsteczek związków chemicznych; ocenia liczbę wolnych par elektronowych wokół atomu centralnego i proponuje kształt cząsteczki.

Strategie nauczania:

strategia asocjacyjna.

2 3

teorii VSEPR. Nauczyciel monitoruje przebieg pracy uczniów, wspiera ich i weryfikuje poprawność skonstruowanych modeli.

3. Uczniowie analizują medium bazowe – film samouczek, na podstawie którego utrwalą, czym jest liczba przestrzenna i jak się ją oblicza.
4. W ramach sprawdzenia wiedzy, uczniowie w parach wykonują ćwiczenia załączone do medium.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel ponownie odczytuje temat lekcji: „Co oznacza skrótowiec VSEPR?” i inicjuje krótką rozmowę na temat celów lekcji – czy wszystkie zostały spełnione? Jeśli nie, to dlaczego?
2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają w swoim portfolio:

Przypomniałem/łam sobie, że... Co było dla mnie łatwe... Czego się nauczyłem/łam... Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

1. Uczniowie wykonują ćwiczenia interaktywne, których nie rozwiązali na zajęciach.

Materiały pomocnicze:

plastelina; wykałaczki/zapałki.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Multimedium może być wykorzystane przez ucznia w fazie przygotowania do lekcji lub przygotowywania się do pracy kontrolnej.