Moleculaire geometrie
De moleculaire geometrie verwijst naar de driedimensionale schikking van de atomen in een bepaalde molecuul. De geometrie van een molecuul legt tal van belangrijke fysico-chemische parameters vast, zoals de polariteit, dipoolmoment, aggregatietoestand, reactiviteit, kleur, magnetisme en biologische activiteit. Samen met onder andere de elektronenconfiguratie en kristallografische eigenschappen bepaalt de moleculaire geometrie de chemische structuur van chemische verbindingen.
De moleculaire geometrie wordt meestal beschreven in termen van Cartesiaanse coördinaten, om daarmee de positie van de atomen in de ruimte aan te duiden. Daarnaast worden ook interne coördinaten, zoals bindingslengtes en bindingshoeken, aangewend.
Opheldering van de moleculaire geometrie
De moleculaire geometrie kan experimenteel bepaald worden door een aantal technieken, zoals kernspinresonantie (NMR) en röntgendiffractie. Voor kleinere moleculen kunnen methoden uit de theoretische en kwantumchemie (waaronder groepentheorie) aangewend worden. Het gebruik van krachtige computers is hierbij een grote hulp.
Types moleculaire structuren
De verschillende conventionele geometrieën worden bepaald op basis van onder meer de VSEPR-theorie, die stelt dat elektronenparen (zowel bindende als vrije) zich in de ruimte zo ver mogelijk van elkaar moeten bevinden. Onderstaande tabel geeft een overzicht van die geometrieën met telkens een voorbeeldverbinding:
| Elektronenparen | Bindingsgroepen | Lone Pairs | Elektrongeometrie | Molecuulgeometrie | Bindingshoek | Voorbeeld | Afbeelding |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 2 | 0 | Lineair | Lineair | 180 | CO2 |  |
| 3 | 3 | 0 | Trigonaal planair | Trigonaal planair | 120 | BF3 |  |
| 3 | 2 | 1 | Trigonaal planair | Gebogen | <120 | SO2 |  |
| 4 | 4 | 0 | Tetraëdisch | Tetraëdisch | 109,5 | CH4 |  |
| 4 | 3 | 1 | Tetraëdisch | Trigonaal piramidaal | <109,5 | NH3 |  |
| 4 | 4 | 0 | Tetraëdisch | Gebogen | <109,5 | H2O | |
| 5 | 5 | 0 | Trigonaal bipiramidaal | Trigonaal bipiramidaal | ax-ax: 180
ax-eq: 90 eq-eq: 120 |
PCl5 |  |
| 5 | 4 | 1 | Trigonaal bipiramidaal | Seesaw | ax-ax: 180
ax-eq: 90 eq-eq: <120 |
SF4 |  |
| 5 | 3 | 2 | Trigonaal bipiramidaal | T-vorm | 90 | ClF3 |  |
| 5 | 2 | 3 | Trigonaal bipiramidaal | Lineair | 180 | XeF2 | |
| 6 | 6 | 0 | Octaëdrisch | Octaëdrisch | ax-ax: 180
ax-eq: 90 eq-eq: 90 |
SF6 |  |
| 6 | 5 | 1 | Octaëdrisch | Vierkant piramidaal | 90 | BrF5 | |
| 6 | 4 | 2 | Octaëdrisch | Vierkant planair | 90 | XeF4 | |
| 7 | 7 | 0 | Pentagonaal bipiramidaal | pentagonaal bipiramidaal | ax-ax: 180
ax-eq: 90 eq-eq: 72 |
IF7 | |
| 7 | 6 | 1 | Pentagonaal bipiramidaal | Pentagonaal piramidaal | ax-eq: 90
eq-eq: 72 |
XeOF5- | |
| 7 | 5 | 2 | Pentagonaal bipiramidaal | Pentagonaal planair | 72 | XeF5- | |
| 8 | 8 | 0 | Vierkant antiprismatisch | Vierkant antiprismatisch | XeF82- |