Hình dạng phân tử và độ phân cực (mở rộng)

Các cặp electron quanh nguyên tử trung tâm mang điện âm nên đẩy nhau, xếp xa nhau nhất có thể. Mỗi miền electron là một liên kết (đơn, đôi hay ba đều tính một miền) hoặc một cặp electron riêng. Số miền quyết định cách sắp xếp:

Số miền	Sắp xếp	Góc lí tưởng
$2$	Thẳng	$180^\circ$
$3$	Tam giác phẳng	$120^\circ$
$4$	Tứ diện	$109{,}5^\circ$

Kí hiệu $\mathrm{AX_nE_m}$: $\mathrm{A}$ nguyên tử trung tâm, $n$ nguyên tử liên kết, $m$ cặp electron riêng. Dạng phân tử chỉ nói vị trí các nguyên tử; cặp riêng chiếm chỗ nhưng không "nhìn thấy".

Kiểu	Ví dụ	Dạng phân tử	Góc thực (tham khảo)
$\mathrm{AX_2}$	$\mathrm{CO_2}$	Thẳng	$180^\circ$
$\mathrm{AX_3}$	$\mathrm{BF_3}$	Tam giác phẳng	$120^\circ$
$\mathrm{AX_2E}$	$\mathrm{SO_2}$	Gấp khúc	khoảng $119^\circ$
$\mathrm{AX_4}$	$\mathrm{CH_4}$	Tứ diện	$109{,}5^\circ$
$\mathrm{AX_3E}$	$\mathrm{NH_3}$	Chóp tam giác	khoảng $107^\circ$
$\mathrm{AX_2E_2}$	$\mathrm{H_2O}$	Gấp khúc	khoảng $104{,}5^\circ$

Cặp electron riêng đẩy mạnh hơn cặp liên kết (đám mây rộng, chỉ thuộc một hạt nhân), nên làm góc liên kết nhỏ đi: $109{,}5^\circ$ ($\mathrm{CH_4}$) $\rightarrow$ $107^\circ$ ($\mathrm{NH_3}$) $\rightarrow$ $104{,}5^\circ$ ($\mathrm{H_2O}$).

Mỗi liên kết phân cực có một momen lưỡng cực vẽ bằng mũi tên hướng về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn ($\delta^-$), độ dài tỉ lệ với $\Delta\chi$. Momen lưỡng cực của phân tử là tổng vectơ các momen liên kết:

• Tổng bằng $0$ (hình đối xứng): phân tử không phân cực. Ví dụ $\mathrm{CO_2}$, $\mathrm{BF_3}$, $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{CCl_4}$.
• Tổng khác $0$: phân tử phân cực. Ví dụ $\mathrm{H_2O}$, $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{SO_2}$, $\mathrm{CH_3Cl}$.

Quy tắc "giống tan trong giống": nước (phân cực) hoà tan được chất phân cực ($\mathrm{NH_3}$, ethanol) tốt hơn chất không phân cực ($\mathrm{CO_2}$, $\mathrm{CH_4}$, dầu).

Ý	Nội dung
VSEPR	Các miền electron đẩy nhau: $2$ thẳng, $3$ phẳng, $4$ tứ diện
Cặp riêng	Làm góc liên kết nhỏ đi
Phân tử phân cực	Tổng vectơ momen liên kết khác $0$
Đối xứng	$\mathrm{CO_2}$, $\mathrm{BF_3}$, $\mathrm{CH_4}$ không phân cực