VSEPR Teorisinin Gücü: Elektronlar Üzerinden Moleküllerin Şeklini Açıklayabilmek

Valence Shell Electron Pair Repulsion ya da kısaca VSEPR teorisi, moleküllerin şekillerini elektronları kullanarak açıklamaktadır. Bilindiği üzere, zıt elektrik yüküne sahip parçacıklar birbirlerine çekim kuvveti uygularken aynı elektrik yüküne sahip parçacıklar birbirlerine itme kuvveti uygular. VSEPR teorisine göre atomun değerlik elektronları birbirlerine uyguladıkları kuvveti minimize edecek şekilde konumlanır ve bu şekilde molekülün geometrisini belirlenir.

VSEPR teorisi bu terimler üzerine kurulu olduğu için iki çok önemli kavramı açıklamak gerekmektedir.

Ortaklanmamış Elektron Çifti: Atomun değerlik katmanında bulunan ve bağ yapımına katılmayan elektron çiftine denir. Ortaklanmamış elektron çiftinin uyguladığı itme kuvveti bağ yapan elektron çiftlerine göre daha fazladır ve bu özelliğinden dolayı molekül geometrisine çok önemli katkıda bulunur.

TutorVista

Bağ Açısı: Merkezi atom ile bağ yapan atom, merkezi atom ve diğer bağ yapan atom arasındaki açıya denir.

UCLA CHEM

AXE Metodu

Bir molekülün geometrisini tahmin edebilmek için sadece AX_NE_N ifadesini bilmemiz yeterli olmaktadır. A burada merkezi atomu, X harfi ligandları (merkeze bağlı atomları) ve E harfi ortaklanmamış elektron çiftini temsil eder. N harfi pozitif tam sayı değerleri alır. Bir örnek ile açıklamak gerekirse, AX₃E₁ molekülünde A merkezi atomuna bağlı üç tane ligand vardır ve bu molekülde bir tane ortaklanmamış elektron çifti bulunur.

AXE metodununun en güzel yanlarından birisi de buradaki değişkenlerin atom cinsinden bağımsız olmasıdır. Moleküller hangi atomdan yapılmış olursa olsun eğer aynı AXE ifadesine sahipse aynı şekli alır. Mesela BCl₂, Co₂, HgF₂ ve HCN molekülleri AX₂E₀ ( kısaca AX₂) yapısında bulundukları için hepsi aynı molekül şekline sahiptir. AX₂ yapısındaki moleküllere lineer moleküller denir.

Boundless

N değerlerinin farklı olması farklı molekül şekillerine yol açar. Bu tablo bu teorinin bir özeti olarak düşünülebilir.

Wikipedia

VSEPR Teorisinin Eksik Olduğu Yönler

VSEPR teorisinin doğru sonuç vermediği moleküller vardır. Öngörülen geometrik model ile deney sonuçları bazı durumlarda uyuşmamaktadır. Bu uyuşmazlık aşağıdaki iki durumda görülmektedir:

İzoelektronik Durumlar: İzoelektronik aynı sayıda ve aynı elektron dizilimine sahip atom ve iyonlara denir. VSEPR teorisinde sadece elektronları kullanarak molekül modellediğimiz için izoelektronik atomlara sahip moleküllerin aynı geometrik şekillere sahip olmasını öngörmemize rağmen yapılan deneyler izoelektronik atomlara sahip moleküllerin farklı moleküler şekillere sahip olduğunu göstermiştir.

Libre Texts

Geçiş Metalleri İçeren Moleküller: Geçiş moleküllerindeki D orbitalleri, dolayısıyla elektron dizilişleri, normal grup elementlerinden daha farklıdır ve bu durum, molekül geometrilerinde farklılıklara yol açar. VSEPR teorisi bu farklılıkları öngöremez. Aşağıdaki tabloda bazı örnek moleküller gösterilmiştir.

Wikipedia