Molecular Geometry and Bonding Theories

1
Chapter 9

• Molecular Geometry and Bonding Theories

2
Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR)
Theory

• based on idea that regions of electron density in
  valence shell of central atom will be distributed
  in space such that electrostatic repulsions are
  minimized
• places regions of electron density as far apart
  as possible
• produces molecular geometry

3
Steps in Predicting Molecular Geometry

• draw Lewis structure of substance
• count regions of electron density on central atom
• draw electron pair shape
• derive and draw molecular geometry

4
Regions of Electron Density

• single covalent bond
• double covalent bond
• triple covalent bond
• lone pair
• unpaired electron

5
Regions
Shape
180
2
linear
6
Regions
Shape
180
2
linear
3
trigonal planar
120
7
Regions
Shape
180
2
linear
3
trigonal planar
120
4
tetrahedral
109.5
8
90
5
trigonal bypyramidal
120
9
90
5
trigonal bypyramidal
120
6
octahedral
90
10
Examples

• Determine the electron-pair and molecular
  geometries of each of the following. Draw and
  name each.

11
Beryllium Chloride
12
Beryllium Chloride
BeCl2
13
Beryllium Chloride
BeCl2
1. Lewis structure
14
Beryllium Chloride
BeCl2
?
?
?
?
?
?
1. Lewis structure
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
15
Beryllium Chloride
BeCl2
?
?
?
?
?
?
1. Lewis structure
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
2. Count regions of electron density on
central atom
16
Beryllium Chloride
BeCl2
?
?
?
?
?
?
1. Lewis structure
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
2. Count regions of electron density on
central atom
2
17
Beryllium Chloride
BeCl2
?
?
?
?
?
?
1. Lewis structure
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
2. Count regions of electron density on
central atom
2
3. Draw and name electron-pair shape
?
?
?
?
?
?
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
linear
18
Beryllium Chloride
BeCl2
3. Draw and name electron-pair shape
?
?
?
?
?
?
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
linear
3. Derive and name molecular shape
?
?
?
?
?
?
Cl
Be
Cl
?
?
?
?
?
?
linear
19
Carbon Dioxide
20
Carbon Dioxide
CO2
21
Carbon Dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
22
Carbon Dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
2 regions
23
Carbon Dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
2 regions
Electron-pair shape, linear
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
24
Carbon Dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
2 regions
Electron-pair shape, linear
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
Molecular shape, linear
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
25
Aluminum Bromide
26
Aluminum Bromide
AlBr3
27
Aluminum Bromide
AlBr3
?
?
?
?
Br
?
?
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
28
Aluminum Bromide
AlBr3
?
?
?
?
Br
?
?
3 regions
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
29
Aluminum Bromide
AlBr3
?
?
?
?
Br
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
3 regions
Al
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
30
Aluminum Bromide
AlBr3
?
?
?
?
Br
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
3 regions
Al
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
Molecular shape trigonal planar
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
31
Nitrite Ion
32
Nitrite Ion
NO2
33
Nitrite Ion
NO2

?
?
?
?
?
?
?
O
N
O
?
?
?
?
?
34
Nitrite Ion
NO2

?
?
?
?
?
?
?
O
N
O
?
?
?
?
?
3 regions
35
Nitrite Ion
NO2

?
?
?
?
?
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
O
N
O
?
?
?
?
?
3 regions

?
?
N
?
O
?
?
?
O
?
?
?
?
?
?
36
Nitrite Ion
NO2

?
?
?
?
?
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
O
N
O
?
?
?
?
?
3 regions

?
?
N
?
O
?
?
?
O
?
?
?
?
?
?
37
Nitrite Ion
NO2

?
?
?
?
?
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
O
N
O
?
?
?
?
?
3 regions

?
?
Molecular shape bent
N
?
O
?
?
?
O
?
?
?
?
?
?

?
?
N
?
?
O
?
?
O
?
?
?
?
?
?
38
Carbon Tetrabromide
39
Carbon Tetrabromide
CBr4
40
Carbon Tetrabromide
CBr4
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
C
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
41
Carbon Tetrabromide
CBr4
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
4 regions
C
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
42
Carbon Tetrabromide
CBr4
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
4 regions
C
Electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
C
?
?
Br
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
43
Carbon Tetrabromide
CBr4
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
4 regions
C
Electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
Molecular shape tetrahedral
C
?
?
Br
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
44
Arsine
45
Arsine
AsH3
46
Arsine
AsH3
H
?
?
As
H
H
47
Arsine
AsH3
H
4 regions electron-pair shape, tetrahedral
?
?
As
H
H
48
Arsine
AsH3
H
4 regions electron-pair shape, tetrahedral
?
?
As
H
H
?
?
As
H
H
H
49
Arsine
AsH3
H
4 regions electron-pair shape, tetrahedral
?
?
As
H
H
molecular shape trigonal pyramid or tripod
?
?
As
H
H
H
50
Arsine
AsH3
H
4 regions electron-pair shape, tetrahedral
?
?
As
H
H
molecular shape trigonal pyramid or tripod
?
?
As
As
H
H
H
H
H
H
51
Water
H2O
52
Water
H2O
?
?
?
?
O
H
H
53
Water
H2O
4 regions electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
O
H
H
54
Water
H2O
4 regions electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
O
H
H
?
?
O
H
H
?
?
55
Water
H2O
4 regions electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
O
H
H
?
?
molecular shape bent
O
H
H
?
?
56
Water
H2O
4 regions electron-pair shape tetrahedral
?
?
?
?
O
H
H
?
?
molecular shape bent
O
H
H
O
?
?
H
H
57
Phosphorus Pentafluoride
58
Phosphorus Pentafluoride
PF5
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
P
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
59
Phosphorus Pentafluoride
PF5
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
P
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
F
?
?
?
P
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
60
Phosphorus Pentafluoride
PF5
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
P
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
F
?
molecular shape trigonal bipyramidal
?
?
P
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
61
Sulfur Tetrafluoride
62
Sulfur Tetrafluoride
SF4
63
Sulfur Tetrafluoride
SF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
S
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
64
Sulfur Tetrafluoride
SF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions trigonal bipyramidal
S
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
65
Sulfur Tetrafluoride
SF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions trigonal bipyramidal
S
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
S
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
66
Sulfur Tetrafluoride
SF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions trigonal bipyramidal
S
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
molecular shape distorted tetrahedral
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
F
?
?
?
?
?
S
?
?
S
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
67
Sulfur Tetrafluoride
SF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions trigonal bipyramidal
S
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
molecular shape see saw
?
?
?
?
F
?
?
?
?
S
F
F
S
?
?
?
?
?
F
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
F
?
?
68
Chlorine Trifluoride
69
Chlorine Trifluoride
ClF3
70
Chlorine Trifluoride
ClF3
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
Cl
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
71
Chlorine Trifluoride
ClF3
?
?
?
?
F
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
?
Cl
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
72
Chlorine Trifluoride
ClF3
?
?
?
?
F
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
?
Cl
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
Cl
F
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
73
Chlorine Trifluoride
ClF3
?
?
?
?
F
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
?
Cl
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
Cl
F
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
74
Chlorine Trifluoride
ClF3
?
?
?
?
F
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
?
Cl
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
F
?
?
?
molecular shape T-shape
?
?
?
?
?
?
?
?
Cl
F
Cl
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
75
Sulfur Hexafluoride
76
Sulfur Hexafluoride
SF6
77
Sulfur Hexafluoride
SF6
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
S
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
78
Sulfur Hexafluoride
SF6
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
F
F
?
?
?
?
?
?
S
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
S
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
79
Sulfur Hexafluoride
SF6
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
F
F
?
?
?
?
?
?
S
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
molecular shape octahedral
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
S
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
80
Bromine Pentafluoride
81
Bromine Pentafluoride
BrF5
82
Bromine Pentafluoride
BrF5
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
83
Bromine Pentafluoride
BrF5
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
84
Bromine Pentafluoride
BrF5
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
85
Bromine Pentafluoride
BrF5
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
86
Bromine Pentafluoride
BrF5
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
molecular shape square pyramidal
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
F
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
87
Xenon Tetrafluoride
88
Xenon Tetrafluoride
XeF4
89
Xenon Tetrafluoride
XeF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
90
Xenon Tetrafluoride
XeF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
91
Xenon Tetrafluoride
XeF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
Xe
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
92
Xenon Tetrafluoride
XeF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
Xe
?
?
?
F
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
93
Xenon Tetrafluoride
XeF4
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
molecular shape square planar
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
Xe
?
?
?
?
Xe
?
F
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
F
?
?
?
?
?
?
?
?
94
Tribromide Ion Br3
95
Tribromide Ion Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
96
Tribromide Ion Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
97
Tribromide Ion Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
98
Tribromide Ion Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
99
Tribromide Ion Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bipyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
?
?
molecular shape linear
?
?
?
?
Br
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
100
Polarity of Molecules

• molecules in which dipole moments of the bonds do
  not cancel are polar molecules
• molecules that do not contain polar bonds or in
  which all dipole moments cancel are non-polar
  molecules

101
CO2 vs H2O
O
O
C
O
H
H
102
CO2 vs H2O
??
??
??
??
O
O
C
O
H
H
??
??
103
CO2 vs H2O
??
??
??
??
O
O
C
O
H
H
??
??
104
CO2 vs H2O
??
??
??
??
O
O
C
O
H
H
??
??
0
105
CO2 vs H2O
??
??
??
??
O
O
C
O
H
H
??
??
0
106
CO2 vs H2O
??
O
H
H
??
??
??
??
??
O
C
O
0
107
CO2 vs H2O
??
O
H
H
??
??
??
??
??
O
C
O
y
x
108
CO2 vs H2O
??
??
??
??
O
O
C
O
H
H
??
??
nonpolar
polar
109
Study and Know

• 9.2 Polarity of Molecules

110

• VSEPR Theory only explains molecular shapes
• says nothing about bonding in molecules
• Enter Valence Bond (VB) Theory
• atoms share electron pairs by allowing their
  atomic orbitals to overlap

111

H
H
112

H
H
? bond
113

H
H
E
1s
H
? bond
114

H
H
H
E
1s
H
? bond
115

F
F
F2
116

F
F
F2
? bond
117
2p
E
2s
1s
F
118
F
2p
E
2s
1s
F
119
Methane
CH4
2p
E
2s
1s
C
120
Methane
CH4
H
H
2p
E
2s
1s
C
121
Methane
CH4
H
H
H
2p
E
2s
1s
C
122
Methane
CH4
H
H
H
H
2p
E
2s
1s
C
123
Methane
CH4
H
H
H
H
2p
H
E
90
2s
H
C
H
90
H
1s
C
124
Methane
CH4
H
109.5
C
H
H
H
Tetrahedral Geometry 4 Identical Bonds
125
Problem and Solution

• C must have 4 identical orbitals in valence shell
  for bonding
• solution hybridization

126
Methane
CH4
2p
E
2s
1s
127
Methane
CH4
2s
2p
2p
E
E
2s
1s
1s
128
Methane
CH4
2s
2p
2p
E
E
2s
1s
1s
129
Methane
CH4
2s
2p
2p
E
E
2s
1s
1s
130
Methane
CH4
2p
sp3
E
E
2s
1s
1s
131




2p
2s
132




2p

2s
an sp3 hybrid orbital
133
4 identical sp3 hybrid orbitals
134
4 identical sp3 hybrid orbitals
tetrahedral geometry
135
4 identical sp3 hybrid orbitals
tetrahedral geometry
136
4 identical sp3 hybrid orbitals
tetrahedral geometry
137
Methane
CH4
H
H
H
H
2p
sp3
E
E
2s
1s
1s
138
Hybridization vs Shape (e pair)

• sp linear
• sp2 trigonal planar
• sp3 tetrahedral
• sp3d trigonal bipyramidal
• sp3d2 octahedral

139
Predict the Hybridization of the Central Atom
in tribromide ion
140
Predict the Hybridization of the Central Atom
in tribromide ion
Br3
141
Predict the Hybridization of the Central Atom
in tribromide ion
Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bypyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
142
Predict the Hybridization of the Central Atom
in tribromide ion
Br3
?
?
?
?
?
?
?
?
?
5 regions electron-pair shape trigonal bypyramidal
?
Br
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
sp3d
143
Predict the Hybridization of the Central Atom
in carbon dioxide
CO2
144
Predict the Hybridization of the Central Atom
in carbon dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
2 regions
Electron-pair shape, linear
145
Predict the Hybridization of the Central Atom
in carbon dioxide
CO2
?
?
?
?
O
C
O
?
?
?
?
2 regions
Electron-pair shape, linear
sp
146
Predict the Hybridization of the Central Atom
in aluminum bromide
147
Predict the Hybridization of the Central Atom
in aluminum bromide
?
?
?
?
Br
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
3 regions
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
148
Predict the Hybridization of the Central Atom
in aluminum bromide
?
?
?
?
Br
?
?
Electron-pair shape trigonal planar
3 regions
Al
?
?
?
?
Br
Br
?
?
?
?
?
?
?
?
sp2
149
Predict the Hybridization of the Central Atom
in xenon tetrafluoride
150
Predict the Hybridization of the Central Atom
in xenon tetrafluoride
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
151
Predict the Hybridization of the Central Atom
in xenon tetrafluoride
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
6 regions electron-pair shape octahedral
?
?
?
?
Xe
?
?
?
?
?
?
?
?
F
F
?
?
?
?
?
?
sp3d2
152
Consider Ethylene, C2H4
153
Consider Ethylene, C2H4
H
H
C
C
H
H
154
Consider Ethylene, C2H4
H
H
C
C
H
H
3 regions
trigonal planar
155
Consider Ethylene, C2H4
H
H
C
C
H
H
3 regions
trigonal planar
sp2
156
Consider Ethylene, C2H4
H
H
C
C
H
H
3 regions
trigonal planar
sp2
157
2p
E
2s
1s
158
2s
2p
2p
E
E
2s
1s
1s
159
2p
2p
sp2
E
E
2s
1s
1s
160
sp2
2p
sp2
sp2
161
2p
sp2
sp2
sp2
162
(No Transcript)
163
(No Transcript)
164
? bond framework
165
(No Transcript)
166
(No Transcript)
167
? bond
168
? bond
169
Consider Acetylene, C2H2
C
H
H
C
170
Consider Acetylene, C2H2
C
H
H
C
2 regions
linear
171
Consider Acetylene, C2H2
C
H
H
C
2 regions
linear
sp
172
Consider Acetylene, C2H2
C
H
H
C
2 regions
linear
sp
173
2s
2p
2p
E
E
2s
1s
1s
174
2p
2p
sp
E
E
2s
1s
1s
175
2p
sp
sp
2p
176
(No Transcript)
177
? bond framework
178
(No Transcript)
179
? bonds
180
? bonds
181
Generally

• single bond is a ? bond
• double bond consists of 1 ? and 1 ? bond
• triple bond consists of 1 ? and 2 ? bonds

182
Molecular Orbital (MO) Theory

• when atoms combine to form molecules, atomic
  orbitals overlap and are then combined to form
  molecular orbitals
• orbitals are conserved
• a molecular orbital is an orbital associated with
  more than 1 nucleus
• like any other orbital, an MO can hold 2
  electrons
• consider hydrogen atoms bonding to form H2

183

H
H
184
subtract
add
185
subtract
antibonding
add
bonding
186
subtract
antibonding
??1s
add
?1s
bonding
187
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
188
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
189
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
190
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
191
(?1s ) 2
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
192
(?1s ) 2
total spin 0
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
193

• Diamagnetic slightly repelled by a magnetic
  field
• total spin 0
• paramagnetic attracted to a magnetic fiels
• total spin not 0
• Bond Order 1/2 (bonding e antibonding e)

194
(?1s ) 2
total spin 0
diamagnetic
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
195
BO 1/2 ( 2 0) 1
??1s
E
E
1s
1s
?1s
H
H2
H
196
Consider He2
197
??1s
E
E
1s
1s
?1s
He
He2
He
198
??1s
E
E
1s
1s
?1s
He
He2
He
199
(?1s ) 2
(? 1s ) 2
??1s
E
E
1s
1s
?1s
He
He2
He
200
diamagnetic
??1s
E
E
1s
1s
?1s
He
He2
He
201
BO 1/2 ( 2 2 ) 0
??1s
E
E
1s
1s
?1s
He
He2
He
202
Combination of p Atomic Orbitals
203
2p
2p
204
subtract
add
205
antibonding MO
subtract
add
bonding MO
206
antibonding MO
? 2p
subtract
add
bonding MO
? 2p
207
2p
2p
208
subtract
add
209
subtract
antibonding MO
add
bonding MO
210
subtract
??2p
add
?2p
211
subtract
??2p
add
?2p
212
Consider Li2
213
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
Li
Li
Li2
214
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
Li
Li
Li2
215
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
Be
Be
Be2
216
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
Be
Be
Be2
217
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
B
B
B2
218
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
B
B
B2
219
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
C
C
C2
220
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
N
N
N2
221
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
O
O
O2
222
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
F
F
F2
223
??2p
?2p
2p
2p
?2p
E
E
?2p
??2s
2s
2s
?2s
Ne
Ne
Ne2