Teoria VSEPR

La teoria VSEPR, (Valence Shell Electron Pair Repulsion), permette di predirre la struttura di molecole e ioni a partire dalla repulsione delle coppie elettroniche di valenza, viene così giustificato così il nome teoria della repulsione delle coppie elettroniche nel guscio di valenza.

L'idea di base della VSEPR sta nel fatto che le coppie elettroniche di valenza sia di non legame (lone pair) che di legame, che circondano un atomo si respingono a vicenda, tendendo a disporsi il più lontano possibile in modo da minimizzare la repulsione, determimando così la struttura della molecola. Il numero di atomi legati ad un atomo centrale più il numero di lone pairs è chiamato numero sterico.

Data una molecola del tipo AXmEn, dove m rappresenta il numero di atomi o gruppi funzionali X legati all'atomo centrale A ed n il numero di lone pairs, che vengono indicati con E, a seconda dei vari parametri questa potrà assume geometrie diverse.

Numero sterico Geometria molecolare con
0 lone pairs
1 lone pairs 2 lone pairs 3 lone pairs
2 molecola lineare VSEPR
Lineare
     
3 trigonale piana VSEPR
Triangolare (piana)
trigonale angolare VSEPR
Angolare
   
4 AX4E0-2D.png
Tetraedrica
piramide trigonale
Piramide trigonale
tetraedrica angolare VSEPR
Angolare
 
5 AX5E0-2D.png
Bipiramide trigonale
altalena VSEPR
Seesaw (ad altalena)
T shape
a forma di T (T-shaped)
AX2E3-2D.png
Lineare
6 AX6E0-2D.png
Ottaedrica
AX5E1-2D.png
Piramide a base quadrata
AX4E2-2D.png
Quadrata (piana)
 
7 AX7E0-2D.png
Bipiramide a base pentagonale
AX6E1-2D.png
Piramide a base pentagonale
   

Nel Becl2, l'atomo di Berillio è legato a due atomi di cloro e non possiede coppie solitarie: le due coppie elettroniche tenderanno a disporsi in maniera opposta rispetto all'atomo centrale per cui la molecola sarà lineare. Qualora le coppie elettroniche siano tutte di legame (AX4) come in CH4 la geometria sarà tetraedrica. Con tre coppie di legame e una coppia solitaria (AX3E), la molecola presenterà la struttura di una piramide trigonale come nel caso dell'NH3.

La presenza di una lone pair sull'atomo di azoto permette di giustificare il valore sperimentale dell'angolo di legame dell'NH3, che risulta essere di circa 107 °. L'effetto di repulsione del lone pair porta ad una diminuzione degli angoli tra i legami N-H che risultano leggermente inferiori a quelli di un tetraedro. La stessa spiegazione è valida per H2O, nella quale la repulsione tra lone pairs porta all'angolo di legame di 104° 30'.