VSEPR-theorie: Molecuulvorm en Bindingshoeken
Scheikunde · 6e jaar Vwo
VSEPR-theorie: Van elektronenparen naar molecuulvorm
De VSEPR-theorie is een handige methode om de ruimtelijke vorm van moleculen te voorspellen. De kern van deze theorie is dat elektronenparen rondom een centraal atoom elkaar zo ver mogelijk afstoten. Hierbij maken we een belangrijk onderscheid: bindingparen (de elektronen in een atoombinding) en vrije elektronenparen. Vrije elektronenparen nemen netto meer ruimte in beslag dan bindingparen, omdat ze slechts door één atoomkern worden aangetrokken. Dit zorgt voor extra afstoting, waardoor de bindingshoeken in een molecuul vaak iets kleiner zijn dan je op basis van een perfecte symmetrische verdeling zou verwachten. Kijk voor de ruimtelijke structuur dus altijd naar de totale som van de omringende elektronenparen, of het nu gaat om bindingen (zoals in water, ) of vrije paren.
Vraag 1
Bekijk het ammoniakmolecuul (), waarbij stikstof () het centrale atoom is. Hoeveel bindende en hoeveel niet-bindende elektronenparen (vrije elektronenparen) bevinden zich rond dit centrale stikstofatoom?
- A.3 bindende elektronenparen en 1 niet-bindend elektronenpaar
- B.3 bindende elektronenparen en 2 niet-bindende elektronenparen
- C.4 bindende elektronenparen en 0 niet-bindende elektronenparen
- D.2 bindende elektronenparen en 2 niet-bindende elektronenparen
Vraag 2
Vul onderstaande tabel naar aanleiding van de VSEPR-theorie in voor de opgegeven moleculen. Geef bij de moleculaire geometrie ook de hoek aan waar dit relevant is.
| Molecuul | Totaal aantal elektronenparen | Aantal vrije paren | Geometrie (moleculair) |
|---|---|---|---|
| $BF_{3}$ | |||
| $CH_{4}$ | |||
| $NH_{3}$ | |||
| $H_{2}O$ |
Vraag 3
Verbind voor elk van de onderstaande moleculen het juiste model (de combinatie van vorm en ideale bindingshoek) met het molecuulvoorbeeld.
| Begrip | Definitie (in willekeurige volgorde) |
|---|---|
| Lineair, | |
| Tetraëdrisch, | |
| Trigonaal planair, | |
| Geknikt, |
Vraag 4
Volgens de VSEPR-theorie stoten verschillende typen elektronenparen elkaar met een verschillende kracht af. Zet de onderstaande interacties tussen elektronenparen in de juiste volgorde, van de zwakste afstoting naar de sterkste afstoting.
Zet in de juiste volgorde door 1, 2 of 3 in te vullen:
| Afstoting tussen een bindend elektronenpaar en een niet-bindend elektronenpaar (binding-lone pair) | |
| Afstoting tussen twee bindende elektronenparen (binding-binding) | |
| Afstoting tussen twee niet-bindende elektronenparen (lone pair-lone pair) |
Vraag 5
De VSEPR-theorie voorspelt een tetraëdrische structuur voor water () op basis van het totale aantal elektronenparen rond het centrale zuurstofatoom. De ideale hoek bij een tetraëder is . Door de afstoting van de twee vrije elektronenparen (lone pairs) op het zuurstofatoom wordt de bindingafstand echter kleiner. Bereken de verandering in de bindingshoek als de gemeten bindingshoek in water bedraagt. Voer de berekening uit via de stappen hieronder:
| Stap 1: | |
| Stap 2: | |
| Stap 3: |
Vraag 6
Beschouw de moleculen , en . Hoewel het centrale atoom in elk van deze moleculen een tetraëdrische elektronengeometrie heeft, verschillen hun moleculaire geometrieën (de ruimtelijke vorm van de atomen). Leg uit waardoor dit verschil in moleculaire geometrie ontstaat.