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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
【思考与讨论】
三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
三、价层电子对互斥模型(VSEPR)
1.价层电子对互斥模型
（1）内容：分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。
有一种比较简单的理论叫价层电子对互斥模型（VSEPR model），这种理论可以用来预测分子的空间结构
（2）价层电子对：
指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
多重键只计其中的σ键电子对，不计π电子对。
（1）中心原子
（2）配体原子
明白两种原子
----处于“中心”的原子
----与中心原子结合(周围)的原子
不包括成键的π电子对 ！
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对( 包括成键σ键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低，最稳定。
（3）价层电子对互斥理论
电子对带负电荷，因此它们之间有排斥的作用力。排斥的力量越大，分子越不稳定。
要想让分子成为较稳定状态，应使价层电子对之间尽可能彼此远离（即夹角越大越好），这样它们之间的斥力就可以很小了。
一般上，我们把中心原子A视为球心，各价层电子对视为以A为球心的一个球面上的
若干点，球面上各点相距最远的结构可简单理解为价层电子对最稳定的空间结构。
由立体几何可知：球面上相距最远的两个点是直径的两个端点。
球面上相距最远的三个点是过球心的内接三角形的三个顶点。
球面上相距最远的四个点是球的内接正四面体的四个顶点。
球面上相距最远的五个点是球的内接三角双锥的五个顶点。
球面上相距最远的六个点是球的内接正八面体的六个顶点。
2、中心原子上的价层电子对数的计算
其中：a表示中心原子的价电子数
对主族元素：a＝最外层电子数；
对于阳离子：a＝价电子数－电荷数；
对于阴离子：a＝价电子数＋电荷数。
x为与中心原子结合的原子数。
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，
H为1，其他原子=8﹣该原子的价电子数。
孤电子对数＝ （a－xb)
阳离子：a＝中心原子的价电子数-离子的电荷数
阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)
x和b的计算方法不变
分子或 离子 中心 原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
H2O O
NH3 N
SO3 S
NH4+ N
CO32- C
6
5
6
4
6
2
3
3
4
3
1
1
2
1
2
2
1
0
0
0
【思考与讨论】
（1）以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数。
（2）以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。
S的价电子数是6，P的价电子数是5
N最多能接受的电子数是3，Cl最多能接受的电子数1
价层电
子对数
价层电子对的空间结构
略去
孤电子对数
价层电子对
互斥理论
分子或离子的空间结构
3、预测分子或离子空间结构思路：
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键，无孤对电子。
如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n(价层电子对数)来预测，概括如下：
ABn 立体结构 范例
n=2 直线形 CO2、 CS2
n=3 平面三角形 CH2O、BF3
n=4 正四面体形 CH4、 CCl4
n=5 三角双锥形 PCl5
　 n=6 正八面体形 SCl6
分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子的立体构型及名称
CO2
CO32-
CH4
2
3
0
0
直线形
平面三角形
C
O
O
直线形
平面三角形
4
0
四面体
正四面体
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键，无孤对电子。
(2)中心原子上有孤电子对的分子的立体构型
分子或 离子 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子的立体构型及名称
SO2
NH3
H2O
3
2
1
2
四面体
四面体
N
H
H
H
三角锥形
V形
O
H
H
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
2
1
平面三角形
V形
分子或 离子 δ键电 子对数 孤电子对数 VSEPR模型 名称 立体
构型
SO32-
3
1
四面体
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤电子对，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。再讨论空间构型时应略去孤电子对，才是该分子的实际空间构型。
例如：CH4、NH3、H2O
中心原子都是4对价层电子对，它们相互排斥，VSEPR模型都是四面体，但CH4孤电子对为0，正四面体NH3孤电子对为1，三角锥形H2O孤电子对为2，V形
化学式 路易斯结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的立体构型 分子或离子的立体构型名称
HCN
H3O＋
直线形
三角锥形
..
化学式 BeCl2
σ键电子对 孤电子对 价层电子对 VSEPR模型 分子或离子的立体构型名称 2
0
2
直线
直线
练习1、完成下列空格
化学式 中心原子 孤对电子数 σ键电子对数 VSEPR模型 名称
H2S
BF3
NH2-
2
0
2
3
立体构型
（空间结构）
V形
平面正三角形
V 形
2
2
平面三角形
四面体形
四面体形
练习2、若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是(　　)
A．若n＝2，则分子的空间结构为V形
B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D．以上说法都不正确
小结：分子空间构型的确定
A的价层电子对数 δ键电子对数 孤对电子对数 VSEPR 模型名称 分子的几何构型
2 2 0
3 3 0
2 1
BeCl2 CO2
(直线形）
BF3 BCl3
（平面三角形）
SnBr2 PbCl2
（V形）
直线形
平面三角形
平面三角形
A的价层电子对数 δ成键电子对数 孤对电子对数 VSEPR模型名称 分子的几何构型
4 4 0
3 1
2 2
CH4 CCl4
（正四面体）
NH3 PH3
（三角锥）
H2O H2S
（V形）
正四面体
正四面体
正四面体
【思考与讨论】 CH4、NH3、H2O分子的VSEPR模型均为四面体形，为何键角有差异？
H2O、NH3的价层电子对均为4，H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子

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