A kémia az anyag tanulmányozása, és sokféle módon foglalkozik azzal, hogy az egyik anyagfajta másfajta lehet. Ismeretes, hogy minden anyag egy vagy több mintegy száz különféle atomból készül. Minden atom három alapvető részecskéből áll - protonok, elektronok és neutronok. A molekula két vagy több atomból álló csoportból áll, amelyek meghatározott geometriai mintázatban vannak tartva. Ha két vagy több atomot erősen együtt tartanak egy molekula kialakításához, akkor minden atom és közeli szomszédai között kémiai kötések vannak. A molekula alakja sok információt szolgáltat, és a molekula kémiai megértésének első lépése a geometria ismerete..
A molekuláris geometria egyszerűen a molekulát alkotó atomok háromdimenziós elrendezésére utal. A szerkezet kifejezést bizonyos értelemben inkább az atomok összekapcsolhatóságának jelzésére használják. A molekula alakját az egymáshoz kötött atommagok közötti távolság alapján kell meghatározni. A molekulák geometriáját a Valence-Shell Electron Pair Repulsion (VESPR) elmélet határozza meg - ez a modell a molekula általános alakjának meghatározására szolgál a központi atom körül lévő elektronpárok száma alapján. A molekula geometriáját elektron elektron vagy molekuláris geometria formájában adjuk meg.
Az elektrongeometria kifejezés a központi atomon lévő elektronpárok / csoportok / domének geometriájának megnevezésére utal, függetlenül attól, hogy kötõ elektronok vagy nem kötő elektronok. Az elektronpárokat elektronokként definiálják párokban vagy kötésekben, magányos párokban vagy néha egyetlen pár nélkül álló elektronban. Mivel az elektronok állandó mozgásban vannak, és útjukat nem lehet pontosan meghatározni, az elektronok elrendezését a molekulában az elektron sűrűség eloszlása alapján írják le. Vegyünk egy példát a metánra, amelynek kémiai képlete CH4. Itt a központi atom szén, 4 vegyérték-elektronmal és 4 hidrogén-megosztási elektron, 1 szénatommal, 4 kovalens kötést képez. Ez azt jelenti, hogy összesen 8 elektron körül van a szén körül, és nincsenek egyetlen kötés, tehát a magányos párok száma itt 0. A CH4 a tetraéder geometria.
A molekula geometriáját a molekula alakjának meghatározására használják. Egyszerűen a molekulák atomjai háromdimenziós elrendezésére vagy szerkezetére utal. A vegyület molekuláris geometriájának megértése segít meghatározni a reaktivitást, polaritást, színt, az anyag fázisát és a mágnesességet. A molekula geometriáját általában a kötési hosszok, kötési szögek és torziós szögek alapján írják le. Kis molekulák esetében a molekulaképlet, valamint a szabványos kötéshosszok és szögek táblázata lehet minden, ami a molekula geometriájának meghatározásához szükséges. Az elektrongeometriától eltérően, csak elektronpárok figyelembe vételével jósolható meg. Vegyünk egy példát a vízre (H2O). Itt az oxigén (O) a 6 atom vegyértékű elektron atomja, tehát 2 hidrogénatomból további 2 elektronra van szükség az oktettek kitöltéséhez. Tehát négy elektroncsoport van elrendezve egy tetraéder alakban. 2 egyszeres kötési pár is létezik, tehát az így kapott alak meghajlik.
Az elektrongeometria kifejezés a központi atomon lévő elektronpárok / csoportok / domének geometriájának megnevezésére utal, függetlenül attól, hogy kötõ elektronok vagy nem kötő elektronok. Ez segít megérteni, hogy a molekulában hogyan helyezkednek el a különböző elektroncsoportok. A molekuláris geometria viszont meghatározza a molekula alakját, és ez a molekula atomjai háromdimenziós szerkezete. Segít megérteni a teljes atomot és annak elrendezését.
A molekula geometriáját csak a kötődő elektronpárok, az elektronpárok száma alapján kell meghatározni. Ez a háromdimenziós alak, amelyet a molekula foglal el az űrben. A molekuláris geometriát úgy is definiáljuk, mint az atommagok helyzetét a molekulában. A molekula elektrongeometriáját viszont a kötési elektronpárok és a magányos elektronpárok alapján határozzák meg. Az elektrongeometria a VESPR elmélet segítségével meghatározható.
A tetraéderes elektrongeometria számos példája az Ammonia (NH3). A központi atom itt N, és négy elektronpár eloszlik egy tetraéder alakjában, csak egy magányos elektron-párral. Így az NH3 elektrongeometria tetraéderes. Molekuláris geometriája azonban trigonális piramis, mivel a kötési szögek 107 fokosak, mivel a hidrogénatomokat a magányos elektronpárok a nitrogén körül visszatükrözik. Hasonlóképpen, a víz molekuláris geometriája (H2O) meg van hajlítva, mivel 2 egyszeres kötési pár van.
Mind az elektron geometria, mind a molekuláris geometria a Valence-Shell elektron-pár repulziós (VESPR) modellt követi, hogy meghatározzuk a molekula általános alakját a központi atom körül lévő elektronpárok száma alapján. A molekuláris geometria meghatározása azonban kizárólag a kötési elektronpárok alapján történik, nem pedig az elektronpárok száma alapján, míg az elektrongeometria meghatározása mind a kötési elektronpárok, mind az egyedüli elektronpárok alapján történik. Ha a molekulában nincsenek magányos elektronpárok, akkor az elektron geometriája megegyezik a molekula alakjával. Mint mondtuk, a molekula alakja sokat mond róla, és a molekula kémiai megértésének első lépése a geometriájának meghatározása..