Sidoskulmat

Sidoskulmat ovat kahden sidoksen välinen kulma, joka sijaitsee keskimmäisen atomin ympärillä. Ne kuvaavat atomin lähialueen geometriaa ja syntyvät elektroniparien hylkivyydestä valenssikerroksessa. Sidoskulmia selittää usein VSEPR-teoria, jonka mukaan elektroniparit hylkivät toisiaan ja asettavat molekyylin muodon siten, että repulsiot minimoidaan.

Ideaalit arvot riippuvat hybridisaatiosta: sp3-hybridisaatiossa sidoskulma on noin 109,5 astetta (tetradenahelden muoto), sp2-hybridisaatiossa noin 120 astetta (kolmiomainen planar) ja sp-hybridisaatiossa noin 180 astetta (lineaarinen). Käytännössä sidoskulmat poikkeavat näistä arvoista, koska vapaapartien repulsiot sekä muiden sidosten ja substituenttien vaikutukset hidastavat tai vahvistavat kulman muotoa. Esimerkkejä: veden H2O sidoskulma on noin 104,5 astetta, ammoniakissa NH3 noin 107 astetta, metaanissa CH4 noin 109,5 astetta. Hiilidioksidissa CO2 sidoskulmat ovat 180 astetta lineaarisuutensa vuoksi. Etyleenissä C2H4:ssä C-C-C-kulma on noin 120 astetta.

Vaikuttavat tekijät ovat muun muassa yksittäisten vapaiden elektroniparien määrä, kaksois- ja kolmoissidosten vaikutus, rengasrakenteet sekä substituenttien elektroniset ja steriikkiset vaikutukset. Elektronegatiivisuus ja hiili- tai epämetalliatomin koon vaihtelut voivat myös muuttaa localisia sidoskulmia.

Sidoskulmat voidaan määrittää tai päätellä rakenteista mittauksilla kuten röntgendiffraktiolla (röntgenkristallografia), elektronidiffraktiolla sekä eräillä spektroskooppisilla menetelmillä. Niiden tunteminen auttaa ymmärtämään molekyylin geometrian, polaarisuuden, reaktiivisuuden sekä sen spektralaista käyttäytymistä.