Hvorfor ammoniak symmetrisk?

Ammoniak (NH3) er et trigonalt pyramideformet molekyle, hvilket betyder, at det har en trekantet base med et nitrogenatom i toppen og tre hydrogenatomer i hjørnerne. De tre hydrogenatomer er alle ækvivalente, og de er arrangeret på en symmetrisk måde omkring nitrogenatomet.

Symmetrien af ​​ammoniak kan forstås ud fra molekylets molekylære orbitaler. Nitrogenatomet har fem valenselektroner, og disse elektroner optager tre sp3 hybridorbitaler. De tre sp3 hybridorbitaler er arrangeret i en tetraedrisk form, og de tre hydrogenatomer er bundet til nitrogenatomet gennem disse orbitaler.

Den fjerde valenselektron i nitrogenatomet optager en p-orbital. Denne p-orbital er vinkelret på planet af de tre sp3 hybridorbitaler, og den er ansvarlig for det enlige elektronpar på nitrogenatomet.

Symmetrien af ​​ammoniak kan også forstås ud fra den molekylære punktgruppe. Ammoniakens punktgruppe er C3v, hvilket betyder, at molekylet har en tredobbelt rotationsakse, tre lodrette spejlplaner og et vandret spejlplan.

Ammoniakens symmetri har en række vigtige konsekvenser. For eksempel betyder symmetrien af ​​molekylet, at de tre brintatomer alle er ækvivalente, og de har alle samme bindingslængde og bindingsvinkel. Molekylets symmetri betyder også, at molekylet har et dipolmoment, som er et mål for molekylets polaritet.