1.7 : Теория ОЭПВО

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (теория ОЭПВО, или, по-английски, VSEPR) позволяет нам предсказать молекулярную структуру вокруг центрального атома на основе изучения количества связей и неподеленных электронных пар в его структуре Льюиса. Модель ОЭПВО предполагает, что электронные пары в валентной оболочке центрального атома примут такое расположение, которое минимизирует отталкивание между этими электронными парами за счет максимального увеличения расстояния между ними. Электроны в валентной оболочке центрального атома образуют либо связывающие пары, расположенные преимущественно между связанными атомами, либо неподеленные пары.

Две области электронной плотности в молекуле ориентированы линейно на противоположных сторонах центрального атома, чтобы минимизировать отталкивание. Аналогично три электронные группы расположены в тригонально-планарной геометрии, четыре электронные группы образуют тетраэдр, пять электронных групп предпочитают тригонально-бипирамидальную геометрию, а шесть таких групп ориентированы октаэдрически.

Важно отметить, что геометрия электронной пары вокруг центрального атома не всегда совпадает с ее молекулярной структурой. Геометрия электронной пары описывает все области, где электроны расположены в молекуле, как в связях, так и в неподеленных парах. Молекулярная структура описывает расположение атомов в молекуле, а не электронов. Таким образом, геометрия электронной пары такая же, как и молекулярная структура, только тогда, когда вокруг центрального атома нет неподеленных электронных пар.

Неподеленная пара электронов занимает больше места, чем связывающая пара; это связано с тем, что неподеленная пара связана только с одним ядром, тогда как связывающая электронная пара принадлежит двум ядрам. Таким образом, отталкивание неподеленная пара-неподеленная пара больше, чем отталкивание неподеленная пара-связывающая пара и связывающая пара-связывающая пара.

Согласно теории ОЭПВО, положения конечных атомов эквивалентны в линейной, тригонально-планарной, тетраэдрической и октаэдрической геометрии электронных пар. Таким образом, любая из позиций может быть занята одной неподеленной парой. Однако в тригонально-бипирамидальной геометрии два осевых положения отличаются от трех экваториальных положений. Здесь экваториальное положение имеет больше доступного пространства из-за валентных углов 120 °, и его предпочитают более крупные неподеленные пары. Аналогичным образом, когда две неподеленные пары и четыре связывающие пары расположены октаэдрически вокруг центрального атома, две неподеленные пары располагаются под углом 180 ° друг от друга, что приводит к плоской квадратной молекулярной структуре.