Değerlik Kabuğu Çifti İtmesi Kuramı (VSEPR)

1. Ecz. Fatma

2. • Lewis kuramı ile çizilen yapılar, bize molekülde bağ yapan elektronlar yani
bağlar ve atomlar üzerindeki ortaklanmamış elektronlar hakkında bilgi verir,
ancak gerçek molekül geometrileri hakkında bilgi vermez.
• Molekül (geometrisi), moleküldeki atomların üç boyutlu düzenini yani
molekülde hangi atomun hangi atoma bağlandığını ve atomlar arasındaki
yaklaşık bağ açılarını gösterir.
Ecz. Fatma GÖÇ

3. • Genelde bağ uzunlukları ve bağ açıları deneylerle belirlenmelidir. Bununla
beraber Lewis yapısındaki merkez atomu çevresindeki elektronların sayısı
bilinirse, molekül veya iyonun geometrisi hakkında yaklaşık bir tahminde
bulunulabilir.
• Molekül geometrilerini çeşitli yöntemler ile belirlemek mümkündür.
Değerlik Kabuğu Çifti İtmesi Kuramı (VSEPR)moleküllerin geometrilerini
belirlemek için kullanılan kuramlardan biridir.
Ecz. Fatma GÖÇ

4. • Bu yaklaşımın temeli değerlik tabakasındaki (bağ yapan elektronları
bulunduran tabaka) elektronların birbirini itmesidir.
• Bir moleküle ilişkin moleküler geometrinin, elektronların birbirini itmesini en
aza indirdiği varsayılır. Bu yaklaşıma “değerlik kabuğu/tabakası elektron
çifti itme modeli (VSEPR modeli)" denir. Bu model yardımıyla, moleküllerin
(ve iyonların) geometrisi sistematik bir şekilde tahmin edilebilmektedir.
Ecz. Fatma GÖÇ

5. Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtmesi (VSEPR) Kuramı
• Bir molekülde merkez atom üzerindeki elektron dağılımına bakarak molekül
geometrisini tahmin etmek için kullanılan VSEPR kuramı 1940 yılında N. Sidgvick
ve H. Powel tarafndan ortaya atılmış, daha sonra 1960 yıllarında R. Gillespie ve R.
Nyholm teoriyi daha da geliştirmişlerdir.
• Bu teori esas olarak merkez atomu üzerindeki değerlik elektron çiftlerinin
arasındaki itme kuvvetlerinin en az olacak şekilde (geometride) düzenlenmesi
esasına dayanır.
Ecz. Fatma GÖÇ

6. • VSEPR kuramında, molekülde merkez atom üzerinde yer alan elektron
çiftlerinin dağılmasının oluşturduğu geometri ile moleküldeki atomların
çekirdeklerinin oluşturduğu geometri birbirinden farklı olabilir.
• Bu farkın nedeni, merkez atom etrafındaki elektron çiftlerinin bazılarının
ortaklanmamış, yani bağ yapımına katılmamış olmasıdır.
Ecz. Fatma GÖÇ

7. • Bu iki durum arasında karışıklık oluşmaması için merkez atom etrafındaki
elektron çiftlerinin dağılım geometrisine elektron grubu geometrisi, atom
çekirdeklerinin oluşturacağı geometriye de, (yapının gerçek geometrisi)
molekül geometrisi denir.
• Molekül geometrisi, sadece merkez atomun bütün elektron çiftleri bağlayıcı
elektron çifti olduğu zaman elektron grubu geometrisi ile aynı olur. (AXn tipi
moleküllerde gözlenir)
Ecz. Fatma GÖÇ

8. • Bu iki durum arasında karışıklık oluşmaması için merkez atom etrafındaki
elektron çiftlerinin dağılım geometrisine elektron grubu geometrisi, atom
çekirdeklerinin oluşturacağı geometriye de, (yapının gerçek geometrisi)
molekül geometrisi denir.
• Molekül geometrisi, sadece merkez atomun bütün elektron çiftleri bağlayıcı
elektron çifti olduğu zaman elektron grubu geometrisi ile aynı olur. (AXn tipi
moleküllerde gözlenir)
Ecz. Fatma GÖÇ

9. • İster kimyasal bağlı, ister paylaşılmamış elektron çifti olsun elektronlar birbirlerini
iterler. Elektron çiftleri, atom etrafında itmeyi en aza indirecek şekilde yönlenirler.
Bunun sonucunda moleküllerin kendilerine özgü geometrik şekilleri oluşur.
• VSEPR kuramına göre, moleküllerdeki elektron çiftleri merkez atom etrafında
yönlenirken molekülün şekli bu elektron çiftleri etrafında değil, atomların
çekirdeklerinin bulundukları yerlerle belirlenir.
• Bu yönlenmeler sonunda moleküller kendilerine özgü farklı geometriler
oluştururlar.
Ecz. Fatma GÖÇ

10. VSEPR kuramı ile bir molekülün geometrisinin doğru olarak belirlenmesinde
izlenecek adımlar:
1.Molekül veya çok atomlu iyonun Lewis yapısı çizilir.
2.Merkez atom etrafındaki elektron çiftlerini sayısı ve bunların bağlayıcı çift ve
ortaklanmamış
elektron çifti olarak sayıları ayrı ayrı belirlenir. Çift ve üçlü bağlar tek bağmış gibi
dikkate alınır.
3.Merkez atom etrafında elektron grubu geometrisi belirlenir.
4.Merkez atom etrafında diğer atom çekirdeklerinin oluşturduğu geometri tespit
edilir.
Ecz. Fatma GÖÇ

11. • Teori aşağıdaki kurallarla özetlenebilir.
1.Tüm elektron çiftleri bağ yapmışsa;
• İki elektron çifti : Doğrusal
• Üç elektron çifti : Üçgen düzlem
• Dört elektron çifti : Düzgün dört yüzlü
• Beş elektron çift : Üçgen bi piramit
• Altı elektron çifti : Düzgün sekiz yüzlü
Ecz. Fatma GÖÇ

12. Ecz. Fatma GÖÇ

13. 2.Elektron çiftlerinden bir kısmı bağ yapmamış ise;
• Bağ yapmamış elektron çiftleri en geniş tarafı yani üçgen bi piramit yapıda
ekvatoryal; eğer tüm taraflar eşitse, bağ yapmamış elektron çiftleri birbirlerine
göre trans olacaktır.
• Ortaklanmamış elektron çiftleri bağlayıcı elektron çiftlerine göre daha çok yer
kaplarlar. Bunun sonucunda bağa girmeyen iki elektron çifti arasındaki itme, iki
bağlayıcı çift arasındakine göre daha büyüktür.
Ecz. Fatma GÖÇ

14. Ecz. Fatma GÖÇ

15. 3.Çift bağlar tek bağlardan daha büyük hacim kaplarlar.
• Elektronegatif sübstitüentlere bağlı elektron çiftleri elektropozitif sübstitüentlere
bağlı elektron çiftlerinden daha az hacim kaplarlar.
• Merkez atom 3. periyot veya daha aşağılarda ise iki ihtimal vardır.
a-Eğer sübstitüentler oksijen atomlar veya halojen atomlar ise yukarıdaki kurallar
uygulanr.
b-Eğer sübstitüentler halojenlerden daha az elektronegatif ise bağ yapmamış
elektron çifti s orbitalini işgal edecek ve bağlanma p orbitalleri üzerinden olacak,
bağ açlıarı da yaklaşık 90° olacaktır.
Ecz. Fatma GÖÇ

16. Merkez atom üzerinde ortaklanmamış
elektron bulundurmayan moleküller

17. Merkez atom üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulundurmayan bir
molekülde,
bağ elektron çiftleri ile
ortaklanmamış elektron çiftlerin toplam sayısını göstermek
için molekül AXn şeklinde gösterilir.
Ecz. Fatma GÖÇ

18. AXn
A: Merkez atomu
X: Bağ yapmış (uç) atomu veya grubu
n: Merkez atoma bağlanmış uç atom veya grup sayısını
Ecz. Fatma GÖÇ

19. AX
• AX tipi moleküller iki atomlu olup doğrusaldırlar.
• Bu tip moleküllerde bağ açısından söz edilemez.
• H–H ve H–F molekülleri AX tipi moleküllere örnek olarak verilebilir.
Ecz. Fatma GÖÇ

20. AX2
• Merkez atoma sadece iki atomun bağlı olduğu BeCl2 gibi moleküller bu
tip moleküllerdir. Berilyumun atom numarası dört olup değerlik elektron
sayısı ikidir ve klor atomlarından birer elektronu ortak kullanarak iki
kovalent bağ yapar. Bağ elektron çiftlerinin birbirleri minumum itme
düzeni bağların 180° lik açı ile konumlanmaları ile mümkün olur. Aşağıda
BeCl2 molekül şekli verilmiştir.
• Bu durumdaAX2 tipi moleküllerin geometrisi doğrusal (çizgisel) dir.
Ecz. Fatma GÖÇ

21. AX3
• Bu tip moleküle bor triklorür (BCl3) örnek verilebilir. Merkez atom üzerinde
üç elektron çiftine sahip olup üçünü de bağ için kullanmıştır ve hiç
ortaklanmamış elektron çifti yoktur. Bu üç çift elektronun, üçü borun
değerlik elektronu diğer üçü de üç klor atomundan gelen birer elektrondur.
Kurama göre, üç çift elektronun birbirini minumum itmesi, bu elektron
çiftlerin birbirlerine göre 120° açıyla konumlanmaları durumunda
gerçekleşir. Dolayısıyla BCl3 gibi AX3 tipi moleküllerin geometrileri düzlem
üçgendir. BCl3 ün şekli aşağıda verilmiştir.
Ecz. Fatma GÖÇ

22. AX4
• Bu tip moleküle örnek olarak metan (CH4)
verilebilir.
• Karbon merkez atomu üzerinde her biri bir
H atomu ile kimyasal bağlanmayı sağlayan
dört adet elektron çifti yer alır. Dört çift
elektronun minumum itme ile
düzenlenmesindeki yapı, C–H bağlarının
birbirlerinden 109,5° lik açılarla ayrıldığı
düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) yapıdır.
Metanın şekli aşağıda verilmiştir.
Ecz. Fatma GÖÇ

23. AX5
• Bu tip bir molekül için örnek olarak fosfor pentaflorür(PF5) verilebilir.
• Merkez atom P üzerindeki beş elektron çiftinin tamamı bağ oluşturmuştur.
• Beş çift elektronun birbirlerini itme kuvvetlerinin minumuma indiği
geometri üçgen çift piramittir.
• Üçgen çift piramit, tabanları ortak ve eşkenar üçgenolan iki piramitli bir
yapıdır.
Ecz. Fatma GÖÇ

24. • Bu geometride ekvatoral bölge olarak adlandırılan
ve eşkenar üçgenin köşelerinde üç tane uç atom F
atomu ve eşkenar üçgeninmerkezinde merkez atom
P bulunur. Bu durumda bu bölgedeki P–F bağ
açıları120° dir. Aksiyel (eksenel) bölge olarak
adlandırılan bölge, eşkenar üçgenin altındave
üstünde yer alır. Burada P–F bağları üçgen
düzlemine 90° lik açılarda bulunurlar. İki aksiyel bağ
arasındaki açı 180° dir. SonuçtaAX5 tipi moleküller
üçgen çift piramit geometriye sahiptirler.
Ecz. Fatma GÖÇ

25. AX6
• Kükürt hekzaflorür (SF6) bu tip moleküle örnek olarak verilebilir.
• SF6 nın merkez atomu kükürtün üzerinde altı elektron çifti bulunur ve bu elektronların
birbirini itme kuvvetlerinin minumuma indiği geometri düzgün sekizyüzlü (oktahedron)
dur.
• Bu geometri tabanları ortak ve kare olan iki piramitli bir yapıdır.
• SF6 de altı flor atomunun dördü ekvatoral bölgede karenin köşelerinde yer alır, diğer iki flor
atomuda kare düzlem bölgenin alt ve üstünde bulunur.
• Bu geometride bütün bağ açıları 90° olup bütün konumlar eşdeğer durumdadır. Merkez S
atomu kare düzlem bölgenin ortasında yer alır. SF6 nın yapısı aşağıda verilmiştir. Sonuçta
AX6 tipi moleküller düzgün sekizyüzlü geometriye sahiptirler.
Ecz. Fatma GÖÇ

26. Merkez atom üzerinde ortaklanmamış
elektron bulunduran moleküller

27. Merkez atom üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunduran bir molekülde,
bağ elektron çiftleri ile
ortaklanmamış elektron çiftlerin toplam sayısını göstermek
için molekül AXnEm şeklinde gösterilir.
Ecz. Fatma GÖÇ

28. AXnEm
A: Merkez atomu
X: Bağ yapmış (uç) atomu veya grubu
E: A üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftini gösterir.
n: Merkez atoma bağlanmış uç atom veya grup sayısını
m:A üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti sayısını belirtir.
Ecz. Fatma GÖÇ

29. Böyle bir molekülde ortaklanmamış elektron çiftleri (OE), bağlayıcı (bağ
yapmış) elektron (BE) çiftlerine göre daha fazla hacim kaplar ve daha büyük
itme gücüne sahiptirler. Elektron çiftleri arasındaki itme kuvveti kuvvetliden
zayıfa doğru şöyle sıralanabilir:
OE çifti–OE çifti > OE çifti–BE çifti > BE çifti–BE çifti
Ecz. Fatma GÖÇ

30. AX2E tipi moleküller
• kalay(II) klorür (SnCl2)
Sn: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2
Cl:1s22s22p63s23p5
Kalay atomunun (IVA grubu) 4 değerlik elektronu vardır ve her bir klor atomu
da kovalent bağlara bir elektron katkıda bulunduğundan, kalay merkez atomu
üzerindeki elektron sayısı altı (üç çift elektron) olur.
• Kalay(II) klorürün Lewis yapısı çizildiğinde merkez atom üzerinde üç
elektron çiftinden iki çiftinin bağ yapmada kullanıldığı, bir elektronun
çiftinin ise ortaklanmamş olarak kaldığı görülür.
Ecz. Fatma GÖÇ

31. • Ancak, kalay atomu üzerindeki bir elektron çifti
ortaklanmamış elektron çifti olarak bulunmaktadır.
• Bu elektron çifti bağ elektron çiftlerine göre daha
geniş yer kaplar ve bağ elektron çiftlerini iterek
birbirlerine yaklaştırır. Bu nedenle SnCl2 de bağ açısı
120° den daha küçük bir değer alır ve molekülün
(gerçek) geometrisi açısal ya da bükülmüştür.
Üç elektron çiftinin en ideal dizilimi AX3 tipi
yapıda görüldüğü gibi düzlem üçgen yapıdır
ve bu elektron grubu geometrisidir.
Ecz. Fatma GÖÇ

32. AX3E tipi moleküller
• Amonyak (NH3) bu tip moleküle örnek olarak verilebilir.
• NH3 de merkez atomu azotun (VA grubu) üzerinde beş değerlik elektron ve
üç hidrojenden gelen üç elektron ile toplam sekiz (dört çift) elektron
bulunur.
• Molekülde bu dört çift elektrondan üç çifti bağ oluşumunda kullanılır ve bir
çift ortaklanmamış elektron olarak kalır.
Ecz. Fatma GÖÇ

33. • Daha önce gördüğümüz gibi dört elektron çifti grubu için ideal geometri
düzgün dörtyüzlüdür, ancak NH3 de ortaklanmamş elektron çiftinin itme
kuvveti nedeniyle düzgün dörtyüzlü yapının 109,5° lik açıları bir miktar daralır.
• Deneysel ölçümler, H–N–H bağ açısının 107,3° olduğunu göstermiştir.
• Molekülün geometrisi üçgen piramit olur
Ecz. Fatma GÖÇ

34. https://phet.colorado.edu/sims/html/molecule-shapes/latest/molecule-shapes_en.html
Ecz. Fatma GÖÇ

35. AX2E2 tipi moleküller
• Bu tipe örnek su (H2O) molekülü verilebilir.
• H2O molekülünde merkez oksijen atomu, iki bağ
elektron çifti ile iki ortaklanmamş elektron çiftine
yani toplam dört elektron çiftine sahiptir.
• Daha önce dört elektron grubunun geometrisinin
düzgün dörtyüzlü olduğunu görmüştük.
Ecz. Fatma GÖÇ

36. • Ancak, sudaki iki O–H bağı, oksijen atomu üzerindeki iki ortaklanmamış
elektron çifti tarafından (NH3 molekülündeki bağ yapmış elektronlara göre
daha fazla) itilerek aralarındaki bağ açısı daraltılır.
• Suda bağ açısı H–O–H 104,5° olarak ölçülmüş ve H2O un yapısı bükülmüş
(açısal) bir yapıdır.
Ecz. Fatma GÖÇ

37. Ecz. Fatma GÖÇ

38. Merkez atom üzerinde dört çift (bağ yapmış ve ortaklanmamış) elektron
bulunan bir molekülde, ideal düzgün dörtyüzlü yapıda 109,5° olan bağ açısı,
NH3 ve H2O moleküllerinde görüldüğü gibi ortaklanmamIş elektron çiftlerinin
etkisi ile biraz daralmaktadır.
VSEPR kuramı, molekülün ideal geometrisindeki bozulmanın yönünü
belirlemesine karşın, bozunmanın ölçüsü hakkında fikir vermez. Gerçek değer
ancak deneysel ölçümle bulunabilir
Ecz. Fatma GÖÇ

39. AX4E tipi moleküller
• selenyum tetraklorürü (SeCl4)
• Bu molekülde,VIA grubunda yer alan Se atomu altı değerlik elektronundan
dördünü dört klordan gelen dört elektronla ortak kullanarak dört kovalent
bağ yapar (elektronların dört çifti bağ elektronudur) ve iki elektronu
ortaklanmamış elektron çifti olarak kalır.
Ecz. Fatma GÖÇ

40. • Sonuçta bu molekülde merkez atomu selenyumun üzerinde beş çift elektron
bulunur. Beş elektron grubunun ideal geometrisinin üçgen çift piramit
olduğunu görmüştük.
• Beş çift elektron grubunda ortaklanmamış elektron çifti olduğu zaman
bunlar ekvatoral pozisyona yazılır, çünkü bu bölgede elektron çiftleri 120° lik
açılarda (aksiyel pozisyonlardakiler 90° lik açılarda) bulunur
• Ortaklanmamş elektron çiftlerinin, bağdaki elektron çiftlerinden daha fazla
hacim kapladığı ve komşu elektron çiftlerini daha kuvvetli ittiğini
söylemiştik. Bu nedenle ortaklanmamış elektron çiftleri için ekvatoral
pozisyonlar daha uygun pozisyonlardır. Bu durumda düzgün olmayan
tetrahedron yapı testere (tahteravalli) olarak adlandırılır
Ecz. Fatma GÖÇ

41. Ecz. Fatma GÖÇ

42. AX3E2, AX2E3, AX5E ve AX4E2 tipi moleküller
Merkez atomu üzerinde beş çift veya altı çift ve bu elektronların bir kısmı
ortaklanmamış elektron çifti olarak bulunduran moleküller de vardır. Bunlar
AX3E2 (ClF3),
AX2E3 (XeF2),
AX5E (BrF5) ve
AX4E2 (XeF4) tiplerinde olabilmektedir.
Bu tip moleküllerinde geometrileri yukarı da anlatılanlara benzer şekilde belirlenebilir.
Ecz. Fatma GÖÇ

43. AX3E2 (ClF3),
Ecz. Fatma GÖÇ

44. AX2E3 (XeF2),
Ecz. Fatma GÖÇ

45. AX5E (BrF5) ve
Ecz. Fatma GÖÇ

46. AX4E2 (XeF4)
Ecz. Fatma GÖÇ

47. Çift ve Üçlü Bağa Sahip Moleküllerin
Geometrileri
VSEPR kuramında, çift ve üçlü bağlar tek bağ gibi düşünülerek molekül
geometrisi belirlenir.
Örneğin fosgen ve etilen moleküllerinin geometrileri, bu moleküllerdeki
karbon atomlarına üç uç atom veya grup bağlandığı ndan AX3 tipi molekül
şeklinde düşünülüp belirlenmelidir.
Ayrıca çift bağ, tek bağa göre daha fazla hacim kapladığından bu tip
moleküllerde bağ açıları ideal bağ açılarından saparlar.
Ecz. Fatma GÖÇ

48. • Üçlü bağ içeren moleküllerin de geometrileri benzer şekilde
belirlenir. Örneğin hidrojen siyanür (HCN) de karbon ile azot
arasındaki bağ üçlü bağdır. Ancak bu bağ tekmiş gibi
düşünüldüğünde karbon atomunun geometrisi AX2 tipi
molekülün geometrisine benzer. Dolaysıyla HCN molekülü
doğrusaldır.
Ecz. Fatma GÖÇ

49. Teşekkürler
Ecz. Fatma GÖÇ