Hình dạng phân tử VSEPR

Giới thiệu mô phỏng này

Hình dạng phân tử VSEPR là một mô phỏng hóa học 3D thực hành làm sống động lý thuyết Lực đẩy cặp electron vỏ hóa trị. Học sinh kiểm soát số lượng cặp liên kết (1 đến 6) và cặp tự do không liên kết (0 đến 3) quanh nguyên tử trung tâm và quan sát các miền electron tự sắp xếp trên mặt cầu để giảm thiểu lực đẩy tĩnh điện tương hỗ. Kéo bất kỳ nguyên tử phối trí hoặc thùy cặp tự do vàng mờ nào sẽ làm nhiễu loạn phân tử theo thời gian thực, khiến các miền lân cận co lại trước khi thư giãn trở lại các hình học chuẩn bao gồm Đường thẳng, Tam giác phẳng, Gấp khúc, Tứ diện, Tháp tam giác, Bập bênh, Hình chữ T, Bát diện và Vuông phẳng. Nhấp vào nguyên tử liên kết để chuyển đổi giữa liên kết đơn, đôi và ba trong khi bảng hiển thị trực tiếp hình học electron, hình dạng phân tử, góc liên kết bị nén, số lập thể và mômen lưỡng cực ròng của phân tử.

Học sinh có thể khám phá điều gì

Đặt số cặp liên kết thành 4 và số cặp tự do thành 0 để kiểm tra một phân tử Tứ diện đối xứng với góc liên kết 109,5 độ và mômen lưỡng cực ròng bằng không.
Giữ Số lập thể ở mức 4 bằng cách chuyển thành 3 cặp liên kết và 1 cặp tự do (giống amoniac AX3E) và quan sát cách cặp tự do nén góc liên kết xuống 107 độ.
Chuyển sang 2 cặp liên kết và 2 cặp tự do (giống nước AX2E2) để thấy hình dạng phân tử Gấp khúc với góc 104,5 độ và vectơ lưỡng cực ròng mạnh.
Kéo bất kỳ quả cầu phối trí bên ngoài nào qua nguyên tử trung tâm và quan sát các miền electron còn lại đẩy ra theo thời gian thực trước khi phục hồi.
Đặt số cặp liên kết thành 4 và số cặp tự do thành 2 (AX4E2, xenon tetrafluoride) để thấy lý do các cặp tự do chiếm các vị trí trans đối diện để tạo thành hình dạng Vuông phẳng.

Mục tiêu học tập

1Phân biệt giữa hình học miền electron tổng thể và hình dạng phân tử kết quả khi có mặt các cặp electron tự do.
2Giải thích lý do lực đẩy giữa cặp tự do với cặp tự do mạnh hơn lực đẩy giữa cặp tự do với cặp liên kết và giữa cặp liên kết với cặp liên kết.
3Dự đoán các góc liên kết và độ phân cực phân tử cho các số lập thể từ 2 đến 6 sử dụng ký hiệu VSEPR AXnEm.
4Xác định lý do các cặp tự do chiếm các vị trí xích đạo trong hình học lưỡng tháp tam giác (SN=5) và các vị trí trans trong hình học bát diện (SN=6).

Câu hỏi giáo viên thường đặt ra

Nguyên lý chính của thuyết VSEPR là gì?

Thuyết lực đẩy cặp electron vỏ hóa trị (VSEPR) phát biểu rằng các miền electron hóa trị xung quanh một nguyên tử trung tâm — dù được chia sẻ trong liên kết cộng hóa trị hay giữ dưới dạng cặp tự do không chia sẻ — đẩy nhau theo tĩnh điện và tự định hướng cách xa nhau nhất có thể trong không gian 3D.

Tại sao các cặp tự do làm giảm góc liên kết so với các hình học lý tưởng?

Một cặp electron liên kết bị hút bởi hai hạt nhân và nằm tương đối cục bộ giữa chúng, trong khi một cặp tự do không liên kết chỉ bị hút bởi hạt nhân trung tâm. Nó lan rộng gần nguyên tử trung tâm hơn và tạo ra lực đẩy mạnh hơn lên các cặp liên kết lân cận, đẩy chúng lại gần nhau hơn khoảng 2 đến 2,5 độ cho mỗi cặp tự do.

Tại sao hình học electron lại khác với hình dạng phân tử?

Hình học electron mô tả sự sắp xếp không gian của tất cả các miền electron (cả cặp liên kết và cặp tự do), trong khi hình dạng phân tử chỉ mô tả vị trí của các hạt nhân nguyên tử. Ví dụ, nước (H2O) có bốn miền electron trong hình học electron tứ diện, nhưng ba nguyên tử của nó tạo thành hình dạng phân tử gấp khúc.

Các liên kết bội ảnh hưởng như thế nào đến hình học phân tử VSEPR?

Trong cách đếm VSEPR, liên kết đôi hoặc liên kết ba giữa nguyên tử trung tâm và một nguyên tử ngoài được tính là một miền electron đơn vì tất cả các electron chia sẻ trong liên kết đó nằm dọc theo cùng một trục giữa các hạt nhân, mặc dù mật độ electron cao hơn của nó làm rộng nhẹ các góc liền kề.

Nhúng mô phỏng này

Đặt vào hệ thống học tập, blog hoặc trang lớp của bạn — miễn phí.

<iframe src="https://kiwibee.io/vn/simulations/vsepr-molecular-geometry-3d-simulation/embed" title="Hình dạng phân tử VSEPR | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

Tiếp tục khám phá

Turn, count, unfold and slice 16 solid shapes in 3D. Tap to count faces, edges and corners together, check Euler's rule, open any solid into its net, work out volume and surface area, and cut it to see the cross-section. Includes a mystery-shape game for the whole class.

—

Sáu phân tử thường gặp được hiển thị dưới dạng mô hình 3D quả cầu và que, với độ dài liên kết và góc đo được. Học sinh chọn một phân tử, xoay nó và chuyển sang chế độ lấp đầy không gian để đọc công thức, hình dạng và khối lượng mol.

—

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Ảnh xem trước của Oral & Maxillofacial Atlas

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—