Molekulare Stoffe besitzen eine 3-dimensionale Gestalt, aus deren Information sich einige Eigenschaften ableiten lassen, beispielsweise ob eine Verbindung polar oder unpolar ist. Damit lässt sich beispielsweise die Wasserlöslichkeit einer Verbindung ableiten.
Woher bekommt man die Information über den räumlichen Bau, denn die Valenzstrichformel informiert nur über die Bindungen (bzw. Bindungsverhältnisse), gibt aber keine Information über den räumlichen Bau.
Das EPA (Elektronenpaarabstoßungsmodell) oder VSEPR-Modell (Valence Shell Electron Pair Repulsion, deutsch
Valenzschalen-Elektronenpaarabstoßungsmodell)
Die Grundregel des EPA-Modells besagt, dass sich Elektronenpaare so verhalten, als würden sie sich voneinander abstoßen und sich daher max. voneinander entfernt anordnen würden (größtmöglicher Winkel zueinander).
Dieses Modell wurde 1957 von Gillespie entwickelt, deswegen wird das EPA-Modell auch Gillespie-Modell genannt.
Im vorherigen Kapitel ist die Bestimmung der Geometrie für Moleküle mit Einfachbindungen erläutert worden, hier soll nun die Bestimmung der Geometrie erläutert werden, wenn ein Molekül mind. ein freies Elektronenpaar in seiner Struktur hat.
Übersicht über Molekülgeometrien
freie Elektronenpaare sind in der Grafik rot gekennzeichnet.
Nun könnte man sich fragen, warum ein Molekül mit 4 Elektronenpaaren (wovon 1 Elektronenpaar ein freies Elektronenpaar ist), nicht einen Bindungswinkel von 109° (wie z.B in CH4), sondern ein Winkel von 107°.
Bisher wurde beim EPA-Modell ausgegangen, dass sich alle Elektronenpaar (bindende oder freie) gleichmäßig weit voneinander abstoßen und so eine räumliche Geometrie erzeugen. Dies ist aber nicht korrekt, denn das Orbital eines freien Elektronenpaares nimmt einen größeren Raum in Anspruch als das Orbital eines bindenden Elektronenpaares (Wechselwirkung der Elektronen untereinander ist größer). Somit ist für die bindenden Elektronenpaare ein kleinerer Raum zur Verfügung, was den Winkel von 107° erklärt.