MolDraw › Химические инструменты › Калькулятор геометрии молекул по VSEPR

Калькулятор и таблица геометрии молекул по VSEPR

Коротко: калькулятор VSEPR и таблица геометрии молекул: введите формулу, название или SMILES и получите класс AXE, электронную и молекулярную геометрию, валентные углы, гибридизацию и полярность в 3D. Бесплатно, работает в браузере и не требует загрузки.

Введите формулу, ион, название или SMILES, чтобы получить форму по VSEPR. Вы получите класс AXE, стерическое число, электронную и молекулярную геометрию, валентные углы, гибридизацию и полярность, а также вращаемую 3D-модель с неподелёнными парами в виде долей.

Быстрый ответ: подсчитайте атомы, связанные с центральным атомом (X), и его неподелённые пары (E). NH₃ — это AX₃E: 4 электронных домена дают тетраэдрическую электронную геометрию, но с одной неподелённой парой молекула имеет форму тригональной пирамиды (107°).

Формула, название (на англ.) или SMILES Заряд

центральный атомсвязанные атомынеподелённая параПеретащите для вращения, сведите пальцы для масштабирования

Таблица VSEPR: все геометрии молекул (стерическое число 2–7)

В этой таблице приведены все распространённые формы VSEPR. X — атомы, связанные с центральным атомом A, E — неподелённые пары на A. Двойные и тройные связи считаются одним доменом.

Стер. число	AXE	Связи	Неподелённые пары	Электронная геометрия	Молекулярная геометрия	Идеальный угол	Гибрид.	Примеры
2	AX₂	2	0	Линейная	Линейная	180°	sp	CO₂, BeCl₂
3	AX₃	3	0	Плоская треугольная	Плоская треугольная	120°	sp²	BF₃, SO₃, NO₃⁻
3	AX₂E	2	1	Плоская треугольная	Угловая	<120° (≈117°)	sp²	SO₂, O₃, NO₂⁻
4	AX₄	4	0	Тетраэдрическая	Тетраэдрическая	109.5°	sp³	CH₄, NH₄⁺, SO₄²⁻
4	AX₃E	3	1	Тетраэдрическая	Тригонально-пирамидальная	<109.5° (≈107°)	sp³	NH₃, PCl₃, H₃O⁺
4	AX₂E₂	2	2	Тетраэдрическая	Угловая	<109.5° (≈104.5°)	sp³	H₂O, OF₂, H₂S
5	AX₅	5	0	Тригонально-бипирамидальная	Тригонально-бипирамидальная	90°, 120°, 180°	sp³d	PCl₅, AsF₅
5	AX₄E	4	1	Тригонально-бипирамидальная	«Качели»	<90°, <120°	sp³d	SF₄, TeCl₄
5	AX₃E₂	3	2	Тригонально-бипирамидальная	T-образная	<90°	sp³d	ClF₃, BrF₃
5	AX₂E₃	2	3	Тригонально-бипирамидальная	Линейная	180°	sp³d	XeF₂, I₃⁻
6	AX₆	6	0	Октаэдрическая	Октаэдрическая	90°, 180°	sp³d²	SF₆, PF₆⁻
6	AX₅E	5	1	Октаэдрическая	Квадратно-пирамидальная	<90°	sp³d²	BrF₅, IF₅
6	AX₄E₂	4	2	Октаэдрическая	Плоско-квадратная	90°	sp³d²	XeF₄, ICl₄⁻
7	AX₇	7	0	Пентагонально-бипирамидальная	Пентагонально-бипирамидальная	72°, 90°	sp³d³	IF₇

Неподелённые пары всегда занимают положения, где больше всего места. В тригональной бипирамиде они находятся в экваториальных положениях («качели», T-образная, линейная). В октаэдре две неподелённые пары располагаются друг напротив друга (плоский квадрат).

Как пользоваться калькулятором VSEPR

Введите формулу (PCl5), ион с зарядом (NO3-, SO4^2-) или название на английском (ammonia). Для более крупных молекул вставьте строку SMILES (CC(=O)O) и выберите атом для анализа.
Инструмент подсчитывает валентные электроны и рисует структуру Льюиса тем же движком, что и наш генератор структур Льюиса. Затем он подсчитывает связывающие домены и неподелённые пары на центральном атоме.
Посмотрите класс AXE, электронную и молекулярную геометрию, валентный угол, гибридизацию и полярность с показом каждого шага.
Вращайте 3D-модель, чтобы увидеть, где находятся неподелённые пары (фиолетовые доли) и как они сжимают валентные углы.

Разобранные примеры

Вода, H₂O (AX₂E₂)

8 валентных e⁻: 2 связи O–H + 2 неподелённые пары = 4 домена (тетраэдрическая электронная геометрия).

Угловая, 104,5°, sp³, полярная

Тетрафторид серы, SF₄ (AX₄E)

34 e⁻: 4 связи S–F + 1 неподелённая пара = 5 доменов. Неподелённая пара занимает экваториальное положение.

«Качели», sp³d, полярная

Тетрафторид ксенона, XeF₄ (AX₄E₂)

36 e⁻: 4 связи Xe–F + 2 неподелённые пары друг напротив друга = 6 доменов.

Плоский квадрат, 90°, неполярная

Карбонат, CO₃²⁻ (AX₃)

24 e⁻: одна C=O и две C–O⁻ (резонанс). 3 домена, на C нет неподелённых пар.

Плоская треугольная, 120°, sp²

Теория VSEPR вкратце

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR) утверждает, что электронные домены вокруг центрального атома отталкиваются и располагаются как можно дальше друг от друга. Домен — это одинарная, двойная или тройная связь либо неподелённая пара. Стерическое число (связанные атомы + неподелённые пары) задаёт электронную геометрию. Положения одних только атомов дают молекулярную геометрию.

Стерическое число = (атомы, связанные с A) + (неподелённые пары на A)

Порядок отталкивания и валентные углы

Сила отталкивания убывает в ряду неподелённая пара–неподелённая пара > неподелённая пара–связывающая пара > связывающая пара–связывающая пара. Поэтому угол уменьшается от 109,5° (CH₄) до 107° (NH₃) и 104,5° (H₂O). У более тяжёлых центральных атомов углы ещё меньше (PH₃ 93,5°, H₂S 92°). Кратные связи тоже занимают больше места, поэтому угол H–C–H в формальдегиде равен 116,5°, а не 120°.

Названия форм

Тригональная пирамида: NH₃, PCl₃. Угловая: H₂O (AX₂E₂) или SO₂ (AX₂E). «Качели»: SF₄. T-образная: ClF₃. Квадратная пирамида: BrF₅. Плоский квадрат: XeF₄. Тригональная бипирамида: PCl₅. Октаэдр: SF₆.

Ограничения модели

VSEPR лучше всего работает для молекул элементов главных подгрупп с одним центральным атомом. У радикалов, таких как NO₂, есть неспаренный электрон, который ведёт себя как меньший домен, что даёт угол 134°. Неподелённые пары, входящие в π-систему (амиды, пиррол, анилин), уплощают атом до sp². Комплексы переходных металлов описываются теорией кристаллического поля и поля лигандов.

Нужна полная структура? Нарисуйте любую молекулу в редакторе MolDraw, скопируйте её SMILES и вставьте сюда, чтобы получить геометрию у каждого атома. Её также можно посмотреть в 3D.

Открыть редактор MolDraw

Часто задаваемые вопросы

Что такое теория VSEPR?

Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR, ОЭПВО) утверждает, что электронные домены вокруг центрального атома (связи и неподелённые пары) отталкиваются и располагаются как можно дальше друг от друга. Число доменов задаёт электронную геометрию, а положения одних только атомов — молекулярную геометрию.

Как определить геометрию молекулы?

Нарисуйте структуру Льюиса, подсчитайте атомы, связанные с центральным атомом (X), и его неподелённые пары (E). Их сумма — стерическое число. Воспользуйтесь таблицей VSEPR: например, AX3E (3 связи, 1 неподелённая пара) — тригональная пирамида, как NH3.

Чем электронная геометрия отличается от молекулярной?

Электронная геометрия учитывает неподелённые пары как позиции; молекулярная описывает только расположение атомов. У воды электронная геометрия тетраэдрическая, а молекулярная — угловая.

Считаются ли двойные и тройные связи одним электронным доменом?

Да. В VSEPR одинарная, двойная или тройная связь с одним и тем же атомом считается одним доменом, поэтому CO2 (две двойные связи) линейна, как BeCl2.

Почему валентный угол в NH3 равен 107°, а в H2O — 104,5°?

Неподелённые пары занимают больше места, чем связывающие, и сближают связи. У NH3 одна неподелённая пара (107°), у H2O — две (104,5°), по сравнению со 109,5° в CH4.

Что такое тригонально-пирамидальная форма?

Тригональная пирамида (AX3E) — это три атома и одна неподелённая пара при тетраэдрической электронной геометрии, как у NH3, PCl3 и H3O+. Валентные углы немного меньше 109,5°.

Что такое форма «качели»?

«Качели» (AX4E) — это четыре атома и одна неподелённая пара на тригональной бипирамиде. Неподелённая пара занимает экваториальное положение, как в SF4 и TeCl4.

Как по форме определить, полярна ли молекула?

Если форма симметрична (линейная, плоская треугольная, тетраэдрическая, тригонально-бипирамидальная, октаэдрическая, плоско-квадратная) и все внешние атомы одинаковы, дипольные моменты связей компенсируются и молекула неполярна. Неподелённые пары на центральном атоме или разные внешние атомы обычно делают её полярной.

Как гибридизация связана со стерическим числом?

Стерическое число 2 = sp, 3 = sp2, 4 = sp3, 5 = sp3d, 6 = sp3d2. Это школьная модель; для гипервалентных молекул вроде SF6 современная теория не требует участия d-орбиталей.