Τι είναι ένα μοναχικό ζευγάρι;

Ένα μοναχικό ζεύγος αναφέρεται σε ένα ζεύγος ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους ενός ατόμου που δεν είναι συνδεδεμένα με άλλο άτομο ή μόριο. Δεδομένου ότι μόνο εκείνα τα ηλεκτρόνια στο σθένος ή στο εξωτερικό κέλυφος ενός ατόμου συμμετέχουν στον δεσμό, τα μεμονωμένα ζεύγη μελετώνται στη χημεία για να ληφθούν υπόψη τα διαφορετικά σχήματα μορίων με τον ίδιο αριθμό δεσμών. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο, τα μόρια που έχουν κεντρικά άτομα με ένα μόνο ζεύγος θα έχουν διαφορετικό σχήμα από αυτά που δεν έχουν.

Τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου σε διάφορα κελύφη. Κάθε φλοιό μπορεί να χωρέσει έναν ορισμένο αριθμό ατόμων και τα ηλεκτρόνια περιφέρονται πάντα σε ζεύγη, περιστρέφοντας σε αντίθετες κατευθύνσεις. Τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα του ατόμου, που ονομάζεται κέλυφος σθένους, μπορούν να μοιράζονται με άλλα άτομα προκειμένου να σχηματίσουν δεσμούς και να δημιουργήσουν μόρια. Σε ορισμένα μόρια, όλα τα ηλεκτρόνια του κελύφους σθένους στο κεντρικό άτομο συνδέονται με ένα άλλο άτομο, αλλά σε άλλα μόνο μερικά είναι συνδεδεμένα. Ένα ζεύγος ηλεκτρονίων σε ένα άτομο που δεν είναι συνδεδεμένο με άλλο άτομο ονομάζεται μοναχικό ζεύγος.

Στη χημεία, τα δάνεια ζεύγη μελετώνται επειδή επηρεάζουν τον τρόπο που διαμορφώνονται ορισμένα μόρια, κάτι που με τη σειρά του μπορεί να επηρεάσει τον τρόπο συμπεριφοράς των μορίων. Όπως εξηγείται από τη θεωρία της απώθησης ζεύγους ηλεκτρονίων του φλοιού σθένους (VSEPR), τα ηλεκτρόνια απωθούν φυσικά το ένα το άλλο, γεγονός που ευθύνεται για τα σχήματα διαφόρων μορίων. Για παράδειγμα, το χλωριούχο βηρύλλιο (BrCl2) αποτελείται από ένα άτομο βηρυλλίου συνδεδεμένο με δύο άτομα χλωρίου. Κάθε άτομο χλωρίου συνδέεται με το άτομο βηρυλλίου μέσω ενός ζεύγους ηλεκτρονίων βηρυλλίου μέσω ομοιοπολικού δεσμού. Δεδομένου ότι δεν παραμένουν αδέσμευτα ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους, η μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ τους που μπορούν να μετακινηθούν τα ηλεκτρόνια που συγκρατούν τα άτομα του χλωρίου είναι 180°, δημιουργώντας ένα γραμμικό μόριο.

Ο χλωριούχος κασσίτερος (SnCl2), ωστόσο, έχει ένα δανεικό ζεύγος ηλεκτρονίων. Ακριβώς όπως το χλωριούχο βηρύλλιο, ο χλωριούχος κασσίτερος έχει δύο άτομα χλωρίου συνδεδεμένα με ένα άτομο κασσίτερου με ζεύγη ηλεκτρονίων. Σε αντίθεση με το χλωριούχο βηρύλλιο, ο χλωριούχος κασσίτερος έχει ένα επιπλέον μη δεσμευμένο ζεύγος ηλεκτρονίων, ένα μοναχικό ζεύγος, επίσης στο κέλυφος σθένους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το μόριο του χλωριούχου κασσιτέρου να έχει λυγισμένο σχήμα καθώς και τα τρία ζεύγη ηλεκτρονίων προσπαθούν να μετακινηθούν σε μια μέγιστη απόσταση το ένα από το άλλο.

Η προκύπτουσα γωνία μεταξύ των ατόμων χλωρίου θα πρέπει τότε να είναι 120°. Ωστόσο, η επιστημονική έρευνα ανακάλυψε ότι είναι στην πραγματικότητα 95°. Αυτή η απόκλιση είναι αποτέλεσμα του τροχιακού του δανειακού ζεύγους. Το τροχιακό ενός δανεικού ζεύγους είναι μεγαλύτερο από το τροχιακό ενός συνδεδεμένου ζεύγους, γεγονός που οδηγεί στο να είναι μικρότερη η γωνία μεταξύ των ατόμων.