§ № Углы между связями в CH и NH
Объясните, почему в молекуле метана угол между связями C—H равен 109,5°, а в молекуле аммиака угол H—N—H составляет 107°.
Решение
Геометрия молекулы определяется взаимным отталкиванием электронных пар (как поделённых, так и неподелённых): они стремятся максимально удалиться друг от друга.
Метан . У атома углерода четыре электронные пары, и все четыре — связывающие (C—H). Наибольшее удаление четырёх пар достигается, когда они направлены к вершинам правильного тетраэдра, а угол между ними равен . Все пары одинаковы, поэтому тетраэдр правильный.
Аммиак . У атома азота тоже четыре электронные пары, но только три из них связывающие (N—H), а одна — неподелённая. Неподелённая пара принадлежит одному атому азота и занимает больший объём, чем связывающая пара, поэтому она сильнее отталкивает соседние пары и «сжимает» углы между связями N—H. В результате угол H—N—H уменьшается до (так же и в воде угол равен — там две неподелённые пары).
Ответ
В все четыре пары связывающие — правильный тетраэдр (); в одна пара неподелённая и сильнее отталкивает связи, поэтому угол уменьшается до .
