Chémia je štúdium hmoty a zaoberá sa mnohými spôsobmi, ako sa jeden druh hmoty dá zmeniť na iný druh. Je známe, že všetka hmota je vyrobená z jedného alebo viacerých asi stoviek rôznych druhov atómu. Všetky atómy sú zložené z troch základných častíc - protónov, elektrónov a neutrónov. Molekula pozostáva zo skupiny dvoch alebo viacerých atómov držaných pohromade v určitom geometrickom obrazci. Ak sú dva alebo viac atómov pevne spojené dohromady, aby vytvorili molekulu, medzi každým atómom a jeho najbližšími susedmi sú chemické väzby. Tvar molekuly poskytuje množstvo informácií a prvým krokom k pochopeniu chémie molekuly je poznať jej geometriu.
Molekulová geometria sa jednoducho vzťahuje na trojrozmerné usporiadanie atómov, ktoré tvoria molekulu. Termín štruktúra sa skôr používa v tom zmysle, že označuje jednoducho konektivitu atómov. Tvar molekuly sa určuje ako vzdialenosť medzi atómovými atómami, ktoré sú navzájom spojené. Geometria molekúl je určená teóriou elektrónového párového odpudzovania Valence-Shell (VESPR) - model používaný na určenie všeobecného tvaru molekuly na základe počtu párov elektrónov okolo centrálneho atómu. Geometria molekuly je daná buď ako elektrónová geometria, alebo ako molekulárna geometria.
Termín elektrónová geometria sa týka názvu geometrie elektrónového páru / skupín / domén na centrálnom atóme, či už ide o väzbové elektróny alebo neviazané elektróny. Elektrónové páry sú definované ako elektróny v pároch alebo väzbách, osamelé páry alebo niekedy jeden nepárový elektrón. Pretože elektróny sú vždy v konštantnom pohybe a ich dráhy nemôžu byť presne definované, usporiadanie elektrónov v molekule je opísané z hľadiska distribúcie hustoty elektrónov. Vezmime príklad metánu, ktorého chemický vzorec je CH4. Centrálnym atómom je atóm uhlíka so 4 valenčnými elektrónmi a 4 elektróny zdieľajúce vodík s 1 atómom uhlíka, čím sa vytvoria 4 kovalentné väzby. To znamená, že okolo uhlíka je celkom 8 elektrónov a neexistujú žiadne jednoduché väzby, takže počet osamelých párov je 0. To naznačuje, že CH4 je tetraedrická geometria.
Molekulárna geometria sa používa na určenie tvaru molekuly. Ide jednoducho o trojrozmerné usporiadanie alebo štruktúru atómov v molekule. Pochopenie molekulárnej geometrie zlúčeniny pomáha určiť reaktivitu, polaritu, farbu, fázu hmoty a magnetizmus. Geometria molekuly je obvykle opísaná z hľadiska dĺžok väzby, uhlov väzby a torzných uhlov. Pre malé molekuly môže byť molekulárny vzorec a tabuľka štandardných dĺžok a uhlov väzieb všetko, čo sa vyžaduje na určenie geometrie molekuly. Na rozdiel od elektrónovej geometrie sa predpovedá iba pri zvažovaní párov elektrónov. Vezmime príklad vody (H2O). Kyslík (O) je tu centrálny atóm so 6 valenčnými elektrónmi, takže na dokončenie oktetu sú potrebné ďalšie 2 elektróny z 2 atómov vodíka. Sú teda 4 elektrónové skupiny usporiadané do štvorstenného tvaru. K dispozícii sú tiež 2 páry jednoduchých väzieb, takže výsledný tvar je ohnutý.
Termín elektrónová geometria sa týka názvu geometrie elektrónového páru / skupín / domén na centrálnom atóme, či už ide o väzbové elektróny alebo neviazané elektróny. Pomáha pochopiť, ako sú rôzne molekuly elektrónov usporiadané v molekule. Molekulárna geometria na druhej strane určuje tvar molekuly a je to trojrozmerná štruktúra atómov v molekule. Pomáha pochopiť celý atóm a jeho usporiadanie.
Geometria molekuly sa určuje iba na základe väzby párov elektrónov, ale nie počtu párov elektrónov. Je to trojrozmerný tvar, ktorý molekula zaberá vo vesmíre. Molekulárna geometria je tiež definovaná ako pozície atómových jadier v molekule. Elektrónová geometria molekuly sa na druhej strane určuje na základe väzieb elektrónových párov aj osamelých elektrónových párov. Geometriu elektrónov je možné určiť pomocou teórie VESPR.
Jedným z mnohých príkladov tetraedrickej elektrónovej geometrie je amoniak (NH3). Centrálnym atómom je N a štyri elektrónové páry sú distribuované v tvare štvorstena s iba jedným osamelým elektrónovým párom. Elektrónová geometria NH3 je teda tetrahedrálna. Jeho molekulárna geometria je však trigonálna pyramída, pretože uhly väzby sú 107 stupňov, pretože atómy vodíka sú odrazené osamelým párom elektrónov okolo dusíka. Podobne molekulárna geometria vody2O) je ohnutý, pretože existujú 2 páry jednoduchých väzieb.
Elektrónová geometria aj molekulárna geometria sa riadia modelom Valence-Shell Electron-Pair Repulsion (VESPR) na určenie všeobecného tvaru molekuly na základe počtu párov elektrónov okolo centrálneho atómu. Molekulárna geometria sa však určuje výlučne na základe párov elektrónových väzieb, nie na počte párov elektrónov, zatiaľ čo elektrónová geometria sa určuje na základe párov elektrónových párov aj párov elektrónov. Pokiaľ v molekule nie sú prítomné žiadne osamelé páry elektrónov, geometria elektrónov je rovnaká ako molekulový tvar. Ako sme povedali, tvar molekuly o nej veľa hovorí a prvým krokom k pochopeniu chémie molekuly je určenie jej geometrie..