Das VSEPR-/ EPA-Modell

Einführung zur VSEPR / EPA - Theorie

Einleitung

Begriffsklärung VSEPR = valence shell electron pair repulsion = Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung

Begriffsklärung EPA = Elektronenpaar-Abstoßung

Bei dieser Theorie geht es darum eine 2-Dimensionale Valenzstrichformel in eine 3-Dimensionale Darstellung zu überführen, also von der Strukturformel eine räumliche Vorstellung abzuleiten.

Am Beispiel Methan (01:55)

Die Summenformel vom Methan ist CH4. Das Kohlenstoffatom hat vier benachbarte Wasserstoffatome, die gleichmäßig an den Kohlenstoff gebunden und darum verteilt sind. Die Bindungselektronenpaare stoßen sich auf Grund der gleichen negativen Ladung voneinander ab und suchen den größtmöglichen Abstand zueinander. Deswegen stellt sich bei der Valenzstrichformel jeweils derselbe Winkel von 90° zwischen den Wasserstoffatomen ein - wohlgemerkt auf dem Papier in der 2D-Darstellung.

Im VSEPR-Modell (03:40) versucht man nun das Molekül im Raum darzustellen. Man stelle sich vor, dass das flache Blatt Papier eine Ebene ist und mit der Überlegung, dass das Blatt Papier eine Tiefe besitzt, kann man das Atom im Raum aufzeichnen. Die nächste Dimension geht aus dem Papier heraus und hinein, senkrecht zur ersten Ebene.

Ein Elektronenpaar, das auf der Papier Ebene liegt, zeichnet man mit einem gewöhnlichen Strich. Liegt das Elektronenpaar hinter der Papier Ebene wird dieses als gestrichelte Keilform gezeichnet. Liegt das Elektronenpaar vor der Ebene wird  es als ausgefüllte Keilform gezeichnet.

Am Beispiel Methan werden zwei Wasserstoffatome in der Papier Ebene gezeichnet und jeweils eins, vor und hinter der Ebene. Da die Elektronenpaare den größtmöglichen Abstand zueinander suchen ordnen sich die Atome zu einem Tetraeder an. In dieser 3-Dimensionalen Struktur ist der Winkel H-C-H ~109,5° (Tetraeder-Winkel). (05:50)

Am Beispiel Ammoniak (07:25)

Ammoniak hat die Summenformel NH3. Im 3-Dimensionalen Raum nimmt Ammoniak die Form einer trigonale Pyramide ein und die Atome liegen nicht plan auf einer Ebene. Ursächlich dafür ist das freie Elektronenpaar. Es liegt näher am Stickstoffatom, als die bindenden Elektronenpaare und stößt diese daher ab. Der Winkel zwischen den Wasserstoffatomen H-N-H beträgt ~107°.

Am Beispiel Wasser (13:30)

Wasser hat die Summenformel H2O. Auf Grund der zwei freien Elektronenpaare ergibt sich im Wasser in der Valenzstrichformel eine gewinkelte Struktur. Der Winkel zwischen den Wasserstoffatomen ist ~105° und somit nochkleiner als beim Ammoniak, weil das zusätzliche freie Elektronenpaar einen größere Abstoßung zu den bindenden Elektronenpaaren verursacht und die Wasserstoffatome bzw deren Bindungen zum Sauerstoff stärker zusammen drückt.