Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung (VSEPR)

Die Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung, auch VSEPR-Modell genannt, beschreibt die Geometrie, die Moleküle oder kovalente Gitter bildet.

Der Chemiephysiker Gilbert Newton Lewis schlug 1916 die kovalente Bindung zwischen Atomen vor. Diese Bindung wird durch die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren hergestellt. Demnach erhält jedes Atom 8 Elektronen in der Valenzschale.

Ein anschauliches Beispiel ist das Fluoratom, das 7 Elektronen in der elektronischen Valenzschale hat.

In einer Struktur ist es sehr schwierig, die Geometrie zu unterscheiden, sowohl die molekulare Geometrie als auch den Grad, in dem sich die Bindungen untereinander bilden. Aus diesem Grund wird die Theorie der Abstoßung der Elektronenpaare in der Valenzschale zur Bestimmung der Molekülgeometrie verwendet. Sie stammt aus dem Jahr 1970 von Gillespie, diese Theorie soll die Unterscheidung von Geometrie und Winkeln erleichtern.

Das Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßungsmodell

Das VSEPR-Modell erklärt, dass die Geometrie die Abstoßung zwischen den verschiedenen Elektronenpaaren um das Zentralatom verringern kann, da sich die Elektronen gegenseitig abstoßen, weil sie negativ geladen sind.

Die Theorie der Valenzschalen-Elektronenpaar-Abstoßung ist das Vorbild in der Chemie für die Form von Molekülen, die auf dem Grad der elektrostatischen Abstoßung der Elektronenpaare beruht.

Wie wir unten sehen können, gibt es verschiedene Arten von Molekülgeometrien:

• Trigonale Bipyramide

• Wippe

• T

• Linear

Arten der Abstoßung

Es gibt drei Arten der Abstoßung zwischen den Elektronen in einem Molekül:

• Die Abstoßung nichtbindendes Paar - nichtbindendes Paar
• Die Abstoßung nichtbindendes Paar - gebundenes Paar
• Die Abstoßung gebundenes Paar - gebundenes Paar

Die Abstoßung des nicht bindenden Paares wird als frei betrachtet, während die Abstoßung des bindenden Paares eine chemische Bindung voraussetzt.

Je nach Anzahl der Elektronen in der Valenzschale können wir die eine oder andere Anordnung der Elektronen sehen.

Ein anschauliches Beispiel für die Theorie der Abstoßung von Elektronenpaaren in der Valenzschale ist Ammoniak (NH₃). Ammoniak hat drei gebundene Elektronen und ein einsames Elektronenpaar. Die einsamen Elektronen beeinflussen die Geometrie durch Abstoßung. Das NH_3-Molekül gehört zur Gruppe AB₃E und hat aufgrund des ungepaarten Elektronenpaars ein E.

Das Kirchhoffsche Gesetz

Das Kirchhoffsche Gesetz - oder auch die Kirchhoffschen Regeln - wurde 1824 von Gustav Robert Kirchhoff aufgestellt, einem deutschen Physiker, der sich auf elektrische Schaltungen spezialisiert hatte. Das Gesetz der Stromkreise, auch als Gesetz der Maschen bekannt, lässt sich aus den Maxwell-Gleichungen ableiten.

Diese beiden Kirchhoffschen Gesetze sind die gleichen Gesetze, die sich auf die Ladung in elektrischen Schaltkreisen sowie auf das Energieprinzip stützen.

Das Kirchhoff'sche Gesetz setzt sich aus zwei Kirchhoff'schen Regeln zusammen:

• Das Gesetz der Knoten oder Ströme = die Summe der Ströme an einem bestimmten Knoten (Verbindungspunkt von zwei oder mehr Leitern) ist gleich der gemeinsamen Summe der abgehenden Ströme.

Erhalt der Ladung: ∑I Einschaltstrom = ∑I Ausschaltstrom

• Das Gesetz der Stromkreise oder Spannungen = Das Gesetz der Stromkreise kann auch als Netz- oder Spannungsregel bezeichnet werden. Dieses Gesetz besagt, dass die algebraische Summe der Spannungen in einem geschlossenen Stromkreis gleich 0 ist.

Erhaltung der Energie: ∑ fem = ∑ (IR )

Obwohl es offiziell 2 Gesetze gibt, ist der Zusammenhang zwischen Strom und Aufmerksamkeit gegeben.

Knotenpunktgesetz

i₂ + i₁ = i₃ + i₄

Kreislauf-Gesetz

V₁ + V₂ + V₃ + … V_n = 0

Vorteile des Kirchhoff'schen Gesetzes

Mit dem Kirchhoff'schen Gesetz lassen sich Ströme und Spannungen auf einfache Art und Weise berechnen. Andererseits können die Vereinfachung und die Analyse geschlossener Stromkreise verändert werden.

Anwendungsgebiete des Kirchhoffschen Gesetzes

Die beiden Kirchhoffschen Gesetze werden in der Elektrotechnik verwendet, um die Ströme und Spannungen an einem bestimmten Ort in einem Stromkreis zu ermitteln.

Mit der Kirchhoffschen Gleichung lässt sich die Enthalpiezunahme bei verschiedenen Temperaturen berechnen. Je nach Temperatur gibt es verschiedene Arten von Enthalpie: Bildungsenthalpie, Zersetzungsenthalpie, Verbrennungsenthalpie und Neutralisationsenthalpie. Die Enthalpieberechnung ist eine Gleichung, die für die Thermodynamik wichtig ist.

Nach dem Kirchhoff'schen Gesetz der Wärmestrahlung bestimmt sie, dass der Emissionsgrad und das Absorptionsvermögen einer Oberfläche gleich sind.

Um die Summe von den Widerständen nach dem Kirchhoffschen Gesetz zu bestimmen, können wir Reihen- und Parallelwiderstände finden.

Bei Reihenwiderständen werden sie hintereinander geschaltet, wie in der Abbildung gezeigt, sodass, wenn einer von ihnen ausfällt, auch die anderen ausfallen. Bei parallelen Widerständen hingegen haben sie denselben Eingang, aber einen anderen Ausgang, sodass, wenn einer ausfällt, die anderen nicht betroffen sind und weiterarbeiten.