7. Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού

7. Μοριακή Γεωμετρία και Θεωρία του Χημικού Δεσμού ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Το μοντέλο VSEPR Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία Θεωρία του δεσμού σθένους Περιγραφή πολλαπλών δεσμών Αρχές της θεωρίας των μοριακών τροχιακών Ηλεκτρονικές δομές διατομικών μορίων των στοιχείων της 2ης περιόδου Μοριακά τροχιακά και απεντοπισμένοι δεσμοί

Μόρια με τον ίδιο γενικό τύπο έχουν και την ίδια γεωμετρία; Μοριακή Γεωμετρία: γενικό σχήμα μορίου καθοριζόμενο από τις σχετικές θέσεις των ατομικών πυρήνων F P Μοριακά μοντέλα των BF 3 και PF 3 F Β 120 o F F 96 o F F Παρόλο που και τα δύο μόρια έχουν τον ίδιο γενικό τύπο ΑΧ 3, το τριφθορίδιο του βορίου είναι επίπεδο, ενώ το τριφθορίδιο του φωσφόρου πυραμιδικό.

Γιατί πρέπει να γνωρίζω τη γεωμετρία των μορίων; H H H Cl C C C C Cl Cl Cl H cis-1,2-διχλωροαιθένιο σ.ζ. 48 ο C trans-1,2-διχλωροαιθένιο σ.ζ. 60 ο C Ισομερή του διχλωροαιθενίου cis trans

Στερεοχημική ερμηνεία της όσφρησης Δεκαετία 50: Στη μύτη υπάρχουν απολήξεις νεύρων όσφρησης με υποδοχές καθορισμένου γεωμετρικού σχήματος και διαστάσεων. Όσα οσμηρά μόρια έχουν κατάλληλο σχήμα και μέγεθος εισέρχονται στις υποδοχές των απολήξεων και ερεθίζουν το κατάλληλο νεύρο Μεταφορά οσμηρής ουσίας σε κατάλληλη υποδοχή Βασικές οσμές: 1) Καμφοράς 2) Μόσχου 3) Ανθέων 4) Μέντας 5) Αιθερική (αιθέρας) 6) Όξινη (καυτερή) 7) Λευκωμάτων υπό αποσύνθεση (σαπίλα) Δεκαετία 90: Αποδείχθηκε η παρουσία 1000 υποδοχέων και ο άνθρωπος μπορεί να διακρίνει πάνω από 10.000 οσμές!

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR (άπωσης ηλεκτρονικών ζευγών του φλοιού σθένους) Το μοντέλο VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) προβλέπει τα σχήματα μορίων και ιόντων θεωρώντας ότι τα ηλεκτρονικά ζεύγη των φλοιών σθένους διευθετούνται γύρω από κάθε άτομο έτσι ώστε τα ηλεκτρονικά ζεύγη να παραμένουν όσο γίνεται μακρύτερα το ένα από το άλλο, προκειμένου να ελαχιστοποιούνται οι ηλεκτρονικές απώσεις! Πώς διευθετούνται 2, 3 ή 4 ηλεκτρονικά ζεύγη γύρω από ένα άτομο; Μπαλόνια δεμένα μαζί στα άκρα τους υιοθετούν από μόνα τους τη διευθέτηση με τη χαμηλότερη ενέργεια

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR 180 o 120 o A A A 109,5 o Αριθμός ζευγών 2 3 4 Διευθέτηση ζευγών γραμμική επίπεδη τριγωνική τετραεδρική Προσδιορισμός γεωμετρίας μορίου σημαίνει εντοπισμός θέσεων των ατόμων και όχι ηλεκτρονικών ζευγών! Πρώτα πρέπει να προβλεφθεί (βάσει VSEPR) η διευθέτηση των ηλεκτρονικών ζευγών (μονήρων και δεσμικών) του φλοιού σθένους γύρω από το κεντρικό άτομο. Ο προσανατολισμός των δεσμικών ηλεκτρονίων στο χώρο μας δίνει τη μοριακή γεωμετρία!

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Πώς διευθετούνται 5 ή 6 ηλεκτρονικά ζεύγη γύρω από ένα άτομο; 90 o 90 o 90 o 120 o Αριθμός ζευγών 5 6 Διευθέτηση ζευγών τριγωνική οκταεδρική διπυραμιδική

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Για να προβλέψουμε τη γεωμετρία ενός μορίου του γενικού τύπου ΑΒ n, με τη θεωρία VSEPR, ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Σχεδιάζουμε τη δομή Lewis του μορίου 2. Βρίσκουμε τα ηλεκτρονικά ζεύγη (δεσμικά Δ και μονήρη Ε) στο φλοιό σθένους του κεντρικού ατόμου Α. [Αν στο μόριο υπάρχει διπλός ή τριπλός δεσμός, τον θεωρούμε ως απλό] 3. Χαρακτηρίζουμε τη συνολική γεωμετρία των ηλεκτρονικών ζευγών (θεωρώντας και τα Ε ως ψευδοϋποκαταστάτες) 4. Αγνοούμε τις κορυφές πολυέδρων που οφείλονται στα Ε 5. Χαρακτηρίζουμε γεωμετρικά το σχήμα που απομένει (δηλ. τη μοριακή γεωμετρία σύμφωνα και με τους πίνακες που εμφανίζονται στις επόμενες διαφάνειες)

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR 1. Κεντρικό άτομο με δύο ή τρία ηλεκτρονικά ζεύγη στο φλοιό σθένους Ηλεκτρονικά ζεύγη (HZ) Γεωμετρία Μοριακή Συνολικά Δεσμικά Μονήρη ηλ. ζευγών γεωμετρία (Δ) (Ε) 2 2 0 Γραμμική Γραμμική ΑΧ 2 3 0 Επίπεδη τριγωνική ΑΧ 3 3 Επίπεδη τριγωνική 2 1 Κεκαμμένη ή γωνιακή ΑΧ 2 E 4 τετραεδρική BeF 2 BF 3 SO 2 Μονήρες ζεύγος

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR ΠΡΟΣΟΧΗ!: Τέσσερα ηλεκτρονικά ζεύγη γύρω από το κεντρικό άτομο σημαίνει τετραεδρική διευθέτηση. Το μόριο όμως δεν έχει πάντοτε τετραεδρική γεωμετρία. CH 4 NH 3 H 2 O Μοριακή τετραεδρική τριγωνική κεκαμμένη γεωμετρία: πυραμιδική Γενικός τύπος: ΑΧ 4 ΑΧ 3 Ε ΑΧ 2 Ε 2

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR 2. Κεντρικό άτομο με τέσσερα ηλεκτρονικά ζεύγη στο φλοιό σθένους Ηλεκτρονικά ζεύγη (HZ) Διευθέτηση Μοριακή Συνολικά Δεσμικά Μονήρη ζευγών γεωμετρία (Δ) (Ε) 4 0 Τετραεδρική ΑΧ 4 CH 4 4 3 1 Τετραεδρική Τριγωνική πυραμιδική ΑΧ 3 Ε NH 3 2 2 Κεκαμμένη ή γωνιακή ΑΧ 2 Ε 2 H 2 O

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Οταν υπάρχουν μονήρη ηλεκτρονικά ζεύγη έχουμε αποκλίσεις των γωνιών δεσμών από τις ιδανικές τιμές διότι: 1. Ένα μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων απαιτεί περισσότερο χώρο από ένα δεσμικό ζεύγος. 2. Το μονήρες ζεύγος είναι στο χώρο πιο διάχυτο, ενώ το δεσμικό ζεύγος συγκρατείται πιο κοντά στους πυρήνες. ΝΗ 3 : Το μονήρες ζεύγος στο άτομο του αζώτου διεκδικεί περισσότερο χώρο από ό,τι τα δεσμικά ζεύγη. Για το λόγο αυτό οι δεσμοί Ν Η "συμπιέζονται" από το μονήρες ζεύγος με αποτέλεσμα οι γωνίες δεσμών Η Ν Η να γίνονται μικρότερες από την τετραεδρική τιμή 109,5 ο. Ανάλογη είναι και η περίπτωση του Η 2 Ο, όπου όμως τα μονήρη ΗΖ είναι δύο. 107 ο 105 ο

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Αποκλίσεις των γωνιών δεσμών από τις ιδανικές τιμές έχουμε και όταν τα περιφερειακά άτομα γύρω από το κεντρικό άτομο διαφέρουν σε ηλεκτραρνητικότητα. Χλωρομεθάνιο, CH 3 Cl Υπό την επίδραση ενός ισχυρά ηλεκτραρνητικού ατόμου, όπως είναι το Cl, το δεσμικό ΗΖ C Cl συστέλλεται και διεκδικεί λιγότερο χώρο, με αποτέλεσμα τα υπόλοιπα δεσμικά ΗΖ να μπορούν να απλωθούν περισσότερο. Έτσι, οι γωνίες Η C Η μεγαλώνουν, ενώ οι γωνίες Cl C Η μικραίνουν. 110 o

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Οι πολλαπλοί δεσμοί διεκδικούν περισσότερο χώρο από ό,τι οι απλοί δεσμοί λόγω του μεγαλύτερου αριθμού ηλεκτρονίων και επηρεάζουν ισχυρά τη γεωμετρία ενός μορίου. ο διπλός δεσμός C=Ο του μορίου της φορμαλδεΰδης, CΗ 2 Ο, περιμένουμε να διεκδικεί περισσότερο χώρο από τους δεσμούς C Η. Προβλέπουμε λοιπόν ότι η γωνία δεσμών Η C Η θα είναι μικρότερη από την ιδανική τιμή των 120 ο. Ομοίως για τους δεσμούς Η C Η στο μόριο Η 2 C=CΗ 2 116 ο H 2 C=O (φορμαλδεΰδη) 117 ο H 2 C=CH 2 (αιθυλένιο)

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Πώς σχεδιάζω έναν στερεοχημικό τύπο; Δεσμός πίσω από το επίπεδο της σελίδας H H C Δεσμοί πάνω στο επίπεδο της σελίδας H H Δεσμός πάνω από το επίπεδο της σελίδας

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Για εφαρμογή του μοντέλου VSEPR σε πολύπλοκα μόρια π.χ. Γαλακτικό οξύ Φανταζόμαστε το μόριο κομμένο σε τμήματα ώστε σε καθένα να μπορούμε να εφαρμόσουμε το VSEPR Στερεοχημικός τύπος Γαλακτικού οξέος Μοριακό μοντέλο Γαλακτικού οξέος

Μοριακή γεωμετρία και προβλέψεις βάσει του μοντέλου VSEPR Πώς εφαρμόζεται το μοντέλο VSEPR σε περιπτώσεις δομών συντονισμού; Όποια δομή συντονισμού και αν θεωρήσουμε, το άτομο S περιβάλλεται από 3 ηλεκτρονικά ζεύγη (γενικός τύπος ΑΒ 2 Ε, ο διπλός δεσμός μετρά ως απλός) μόριο SΟ 2 κεκαμμένο (ή γωνιακό)

Άσκηση 10.1 Πρόβλεψη μοριακής γεωμετρίας (δύο, τρία ή τέσσερα ηλεκτρονικά ζεύγη) Χρησιμοποιήστε το μοντέλο VSEPR για να προβλέψετε τη γεωμετρία των ακολούθων ιόντων ή μορίων: (α) ClO 3, (β) OF 2, (γ) SiF 4

Πολικά μόρια και διπολική ροπή Ηλεκτραρνητικότητα: μέτρο της ικανότητας ενός ατόμου που βρίσκεται σε μόριο να έλκει προς το μέρος του δεσμικά e. Παράδειγμα Η Cl X Cl = 3,0 X Η = 2,1 ΔX = 0,9 Κάθε μόριο ΑΒ, για το οποίο ΔX 0, είναι πολικό πολωμένος δεσμός δ+ δ H Cl ή H Cl πολικό μόριο Διπολική ροπή (μ): ένα διανυσματικό μέγεθος (με μέτρο και κατεύθυνση) που μετρά ποσοτικά το διαχωρισμό φορτίων σε ένα μόριο (και μπορεί να δώσει πληροφορίες για γεωμετρία μορίου) μ = δ d d = η απόσταση ανάμεσα στα μερικά φορτία δ+ και δ Μονάδα μέτρησης διπολικής ροπής 1 debye (D) = 3,34 10 30 C m (coulomb meter)

Άσκηση 10.2α Υπολογισμός μερικών φορτίων δ+ και δ Το μήκος του δεσμού στο μόριο ΗF είναι 0,92 Å. Το ΗF έχει διπολική ροπή ίση με 1,82 D. Υπολογίστε (σε μονάδες e) τα μερικά φορτία των ατόμων Η και F. Θα χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση ορισμού της διπολικής ροπής μ = δ r, την οποία θα λύσουμε ως προς το μερικό φορτίο δ. Πρώτα θα μετατρέψουμε τα debye σε Coulomb meter (Cm). 1 D = 3,34 10 30 Cm 1,82 D = 1,82 3,34 10 30 Cm = 6,08 10 30 Cm Επίσης, 0,92 Å = 92 10 12 m r 92 10 m 30 6,08 10 C m 20-12 6,61 10 C

Άσκηση 10.2α Επειδή το φορτίο του ηλεκτρονίου (e) είναι 1,60 10 19 C, το φορτίο δ σε μονάδες e θα είναι: 20 6,61 10 C 19 0,413 1,60 10 C/ e e Ο διαχωρισμός των φορτίων στο μόριο HF παριστάνεται ως εξής: +0,413 e 0,413 e H F

Μέτρηση της διπολικής ροπής Προσανατολισμός πολικών μορίων (Α) χωρίς ηλεκτρικό πεδίο (Β) εντός ηλεκτρικού πεδίου (Α) (Β) Τα μη πολικά μόρια δεν επηρεάζονται από ηλεκτρικά πεδία. Τα πολικά μόρια, μπορούν και προσανατολίζονται μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο: τα αρνητικά τους άκρα στρέφονται προς τη θετική πλάκα, ενώ τα θετικά άκρα προς την αρνητική πλάκα. Αυτός ο προσανατολισμός των μορίων επηρεάζει τη χωρητικότητα των φορτισμένων πλακών. Μετρήσεις της χωρητικότητας πλακών με διάφορες ουσίες ανάμεσά τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εύρεση των διπολικών ροπών αυτών των ουσιών.

Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία H 2 O CCl 4 Έλξη πολικού υγρού προς μια ηλεκτρισμένη ράβδο Το νερό είναι ένα πολικό υγρό και γι' αυτό έλκεται προς την ηλεκτρικά φορτισμένη ράβδο. Στην επιφάνεια του υγρού που βρίσκεται κοντά στη φορτισμένη ράβδο σχηματίζονται φορτία αντίθετα προς αυτά που φέρει η ράβδος, με αποτέλεσμα την έλξη του υγρού από τη ράβδο. Το τετραχλωρίδιο του άνθρακα, CCl 4, είναι ένα μη πολικό υγρό και δεν έλκεται προς τη γυάλινη ράβδο.

Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία H O _ μολ H Το μόριο Η 2 Ο είναι κεκαμμένο. Οι επιμέρους διπολικές ροπές των δεσμών Ο Η δίνουν συνισταμένη διπολική ροπή μ ολ 0 μόριο πολικό Πειραματικά: μ(η 2 Ο) = 1,94 D Cl Cl C Cl μ ολ = 0 Cl Το μόριο CCl 4 είναι τετραεδρικό. Οι επιμέρους διπολικές ροπές των δεσμών C Cl δίνουν συνισταμένη διπολική ροπή μ ολ = 0 μόριο μη πολικό

Διπολική ροπή και μοριακή γεωμετρία Για να πούμε αν ένα πολυατομικό μόριο είναι πολικό ή όχι, θα πρέπει, εκτός από την πολικότητα των δεσμών, να λαμβάνουμε υπ όψιν και τη μοριακή γεωμετρία!! Γενικά, όλα τα μόρια του τύπου ΑΧ n (n = 2 6) είναι, λόγω συμμετρίας, μη πολικά, παρά την ύπαρξη επιμέρους διπολικών ροπών των δεσμών A Χ. Πολυατομικά μόρια των τύπων AΧ n E m (όπου Ε τα μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων κεντρικού ατόμου Α) είναι πολικά.

Άσκηση 10.4 Σχέση γεωμετρίας και πολικότητας πολυατομικών μορίων Ποιο από τα παρακάτω μόρια θα περιμένατε, για λόγους συμμετρίας, να έχει διπολική ροπή ίση με μηδέν; Εξηγήστε. (α) SOCl 2 (β) SiF 4 (γ) OF 2 Για να προβλέψουμε αν ένα μόριο έχει διπολική ροπή (μ ολ 0), χρειαζόμαστε τις τιμές ηλεκτραρνητικότητας (Χ) των ατόμων του και, εφόσον το μόριο αποτελείται από περισσότερα των δύο ατόμων, χρειαζόμαστε και την ακριβή γεωμετρία του. Τις τιμές Χ τις παίρνουμε από πίνακες. Τη μοριακή γεωμετρία την προσδιορίζουμε βάσει της θεωρίας VSEPR.

Άσκηση 10.4 Μόρια του τύπου ΑΧ n (n = 2 6) είναι απολύτως συμμετρικά και δίνουν μ ολ = 0. Μόρια του τύπου ΑΧ n Ε m (με εξαίρεση τα ΑΧ 2 Ε 3 και ΑΧ 4 Ε 2 ) είναι μη συμμετρικά και έχουν μ ολ 0. Σύμφωνα με τα παραπάνω, θα έχουμε: F Cl S Cl F Si F F O F O F ΑΒ 3 Ε τριγωνικό πυραμιδικό μ ολ 0 ΑΒ 4 τετραεδρικό μ ολ = 0 ΑΒ 2 Ε 2 κεκαμμένο μ ολ 0

Επίδραση των μονήρων ΗΖ πάνω στη διπολική ροπή μ ολ = 1,47 D Ερμηνεία της μικρής διπολικής ροπής του NF 3 N N Η διπολική ροπή που οφείλεται στο μονήρες ΗΖ αντισταθμίζει τις διπολικές ροπές των δεσμών N F και το μόριο NF 3 εμφανίζεται με πολύ μικρή διπολική ροπή. H H H F F μ ολ = 0,2 D F Αντίθετα, στο μόριο ΝΗ 3, η διπολική ροπή του μονήρους ΗΖ ενισχύει τις διπολικές ροπές των δεσμών Ν Η.

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΔΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ (Θεωρία VB ή θεωρία του ηλεκτρονικού ζεύγους) Κατά τη δημιουργία του δεσμού μεταξύ δύο ατόμων Α και Β: 1. Ένα τροχιακό σθένους του ατόμου Α συγχωνεύεται εν μέρει με ένα τροχιακό σθένους του ατόμου Β. Τότε λέμε ότι τα τροχιακά μοιράζονται μια περιοχή του χώρου ή ότι επικαλύπτονται. 2. Τα δύο τροχιακά δεν επιτρέπεται να περιέχουν περισσότερα από δύο ηλεκτρόνια, και αυτά μόνο εφόσον έχουν αντίθετα spin. Καθώς το τροχιακό του ενός ατόμου επικαλύπτει το τροχιακό του άλλου, τα ηλεκτρόνια στα τροχιακά αυτά αρχίζουν να κινούνται γύρω από τα δύο άτομα. Επειδή τα ηλεκτρόνια έλκονται συγχρόνως και από τους δύο πυρήνες, τα άτομα αναγκαστικά πλησιάζουν το ένα το άλλο, δημιουργώντας αυτό που λέμε δεσμό. Η ισχύς του δημιουργούμενου δεσμού εξαρτάται από την έκταση της επικάλυψης. Όσο μεγαλύτερη είναι η επικάλυψη, τόσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός.

Πώς σχηματίζεται ο δεσμός στο Η 2 και στο ΗCl 1s 1s 1s 1s H H H 2 επικάλυψη Ο σχηματισμός του δεσμού Η Η στο μόριο Η 2 πραγματοποιείται με επικάλυψη των τροχιακών 1s των δύο ατόμων Η. Cl : Ne 3s 3p 1s 3p Ο σχηματισμός του δεσμού Η Cl στο μόριο ΗCl πραγματοποιείται με επικάλυψη του τροχιακού 1s του ατόμου Η με το τροχιακό 3p του ατόμου Cl Όλα τα τροχιακά, πλην του s, επικαλύπτονται κατά τις κατευθύνσεις που δείχνουν οι λοβοί τους, ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη επικάλυψη.

Άσκηση 5.1 Ερμηνεία δεσμών με βάση τη θεωρία VB Χρησιμοποιήστε τη θεωρία VB για να περιγράψετε το σχηματισμό των δεσμών και την αναμενόμενη γεωμετρία στο αρσάνιο, AsH 3. As: Ομάδα 5Α ηλεκτρονική δομή φλοιού σθένους 4s 2 4p 3 ή πιο αναλυτικά 4s 2 4p x1 4p y1 4p z1. Τα ημισυμπληρωμένα p τροχιακά του As επικαλύπτονται με τα ημισυμπληρωμένα 1s τροχιακά τριών ατόμων Η 3 δεσμοί As H, οι οποίοι μεταξύ τους σχηματίζουν γωνία 90 ο (= γωνία των p τροχιακών). Τα 3 άτομα Η κατέχουν τις κορυφές ενός ισοπλεύρου τριγώνου, ενώ το άτομο As βρίσκεται πάνω από το κέντρο του τριγώνου, έτσι ώστε το μόριο να σχηματίζει μια τριγωνική πυραμίδα.

Αριθμός δεσμών σύμφωνα με τη θεωρία VB Πόσους δεσμούς μπορούν να σχηματίσουν τα στοιχεία Cl, Ο και C σύμφωνα με τη θεωρία VB; Cl Ne 3s 3p Cl: ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο και σχηματίζει ένα δεσμό, π.χ. H Cl O He 2s 2p O: δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια και σχηματίζει δύο δεσμούς, π.χ. H Ο Η C He 2s 2p C: δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια και σχηματίζει τέσσερις (!) δεσμούς στο μεθάνιο, CH 4.

Ενέργεια Θεμελιώδης και διεγερμένη κατάσταση Πώς εξηγείται το γεγονός ότι ο άνθρακας με δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια στη θεμελιώδη κατάσταση σχηματίζει συνήθως τέσσερις δεσμούς; 2p 2s 1s 2p 2s 1s Γιατί η διεγερμένη κατάσταση δεν είναι αρκετή για την περιγραφή των τεσσάρων δεσμών που σχηματίζει ο άνθρακας (π.χ. στο μεθάνιο); Άτομο C (θεμελιώδης κατάσταση) Άτομο C (διεγερμένη κατάσταση)

Γιατί ο σχηματισμός του CΗ 4 δεν μπορεί να ερμηνευθεί βάσει της διεγερμένης κατάστασης του ατόμου C; 1. Οι 4 ομοιοπολικοί δεσμοί στο μεθάνιο θα ήταν δύο τύπων: ένας δεσμός από την επικάλυψη του τροχιακού 2s του C με το τροχιακό 1s ενός ατόμου Η και τρεις δεσμοί από την επικάλυψη των τριών 2p τροχιακών του C με τα τρία 1s τροχιακά τριών ατόμων Η. Προφανώς, οι δύο τύποι δεσμών, λόγω διαφορετικών επικαλύψεων, δεν θα ήταν ισότιμοι μεταξύ τους! 2. Όσον αφορά στη γεωμετρία του CΗ 4, οι τρεις δεσμοί 2p 1s θα σχημάτιζαν ορθές γωνίες μεταξύ τους, ενώ ο τέταρτος δεσμός 2s 1s θα είχε τυχαίο προσανατολισμό. Το πείραμα δείχνει ότι οι 4 δεσμοί C Η στο μεθάνιο είναι πανομοιότυποι και η γεωμετρία του μορίου τετραεδρική (κάθε γωνία Η C Η = 109 ο και 28 ). Αυτό σημαίνει ότι τα τροχιακά του άνθρακα που εμπλέκονται στους δεσμούς είναι μεταξύ τους απολύτως ισοδύναμα.