Защо водата е ъглова

Броим областите, не атомите

Около централния атом има области с електрони: всяка връзка с друг атом е една област, а всяка несвързана двойка електрони — също. Областите се отблъскват и застават възможно най-далеч една от друга.

Несвързаните двойки заемат място

Формата на молекулата се чете само по атомите, но двойките също заемат място. Около кислорода във водата има четири области: две връзки и две двойки. Те застават като тетраедър, а двата водородни атома остават под ъгъл — водата е ъглова. Около въглерода във въглеродния диоксид има само две области и молекулата е права.

Двойката е „по-широка“ от връзката и блъска най-силно под прав ъгъл. При пет области двойката застава в средния пояс: там има два съседа под 90°, а на върха — три.

Двойната връзка е една област. Тя сочи в една посока, затова въглеродният диоксид с двете си двойни връзки е линеен.

Измерените ъгли

Моделът дава идеалния ъгъл на подредбата. Измерванията показват, че двойките „натискат“ връзките: метан 109,47°, амоняк 106,67°, вода 104,48°. Всяка нова двойка свива ъгъла още.

Моделът има граници. В сероводорода (H₂S) ъгълът е 92,11° — с 17,36° по-малко от предсказания. Моделът казва посоката, но не винаги числото. Учените ползват и други модели.

Полярна или неполярна

Ако връзките са еднакви, събери посоките им като стрелки. Когато сборът е нула, връзките се уравновесяват и молекулата е неполярна — като въглеродния диоксид и метана. Дори молекула с несвързани двойки може да е неполярна: в ксеноновия тетрафлуорид (XeF₄) двете двойки са една срещу друга, а атомите образуват плосък квадрат.

Какво е опростено

• Моделът дава подредбата и идеалните ъгли; колко точно двойките свиват ъгъла, идва от измервания.
• Правилото „по-малко сблъсъци под прав ъгъл“ е училищно опростяване на отблъскването.
• Около централния атом всички съседи са еднакви.
• Молекулата е неподвижна: трептенията на атомите не се показват.

Безопасност. Тук разглеждаме само формата. Сероводородът, амонякът, серният диоксид и флуоридите на сярата, хлора и ксенона са отровни или разяждащи. Не опитвай да ги получиш или да ги миришеш. Безопасен опит: вържи заедно два, три, четири, пет или шест надути балона — те сами застават като линия, триъгълник, тетраедър, бипирамида и октаедър. Само с възрастен; балони не се дават на деца под 8 години, а при алергия към латекс ползвай балони без латекс.

За учителя. Моделът е класически и се среща в много учебни материали. Точните ъгли са от измервания в газова фаза.