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价电子对互斥理论
第2章 微粒间相互作用与物质性质
1.了解价层电子对互斥理论，通过对价层电子对互斥模型的探究，建立判断分子空间结构的思维模型。
为什么同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同？
杂化轨道理论可以解释分子的空间结构
但对未知分子的空间结构如何预测性？
1940年，希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。
这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR。
一、价电子对互斥理论
分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4电子式的中心原子价电子层电子的成键情况。
价层电子对
成键电子对
成键电子对
孤电子对
孤电子对
n(价电子对数)＝成键电子对数+孤电子对数
分子中的中心原子的价电子对——成键电子对（bp)和孤电子对（Ip)由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。
一种比较简单的理论，可用来预测分子或离子的空间结构
价层电子对
相互排斥
彼此远离
能量最低、最稳定
一、价电子对互斥理论
对ABn型的分子或离子，分子中的中心原子的价电子对——成键电子对（bp)和孤电子对（Ip)由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。
排斥力最小
A
一、价电子对互斥理论
对ABn型的分子或离子，分子中的中心原子的价电子对——成键电子对（bp)和孤电子对（Ip)由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。
n(价电子对数)＝成键电子对数+孤电子对数
推测分子的空间结构方法
先分析分子中的中心原子的价电子对存在几个空间取向，再让这几个空间取向尽量彼此远离。
（1）两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；
（2）一对孤电子对可看作一个空间取向。
vp=2
vp=3
vp=4
vp=5
vp=6
直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥 正八面体
sp3杂化轨道
sp2杂化轨道
sp杂化轨道
sp3d杂化轨道
sp3d2杂化轨道
价层电子对数的计算
n(价电子对数)＝成键电子对数+孤电子对数
σ键电子对可从分子式来确定（ABn型）
A——中心原子，
B——与A结合的原子
n——与A结合的原子数
例如：H2O中O的σ键电子对数是______；
NH3 中的σ键电子对数是________。
2
3
1、CO2中O的σ键电子对数是______；
2、SO3中O的σ键电子对数是______；
3、H3O+中O的σ键电子对数是______；
4、NH4+ 中的σ键电子对数是________。
2
3
3
4
中心原子孤电子对数的确定方法
中心原子上的孤电子对数，可以通过写出该分子或离子的电子式来确定
中心原子上的
孤电子对数
0对
1对
2对
中心原子孤电子对数的确定方法
中心原子上的孤电子对数，也可以利用如下公式来计算：
2
中心原子的价电子数—其他原子的未成对电子数之和
孤电子对数=
例如，H2O的中心原子为O原子，其价电子数为6，H原子的未成对电子数为1，可知：
氧原子上的孤电子对数= =2
2
6-1×2
中心原子的价电子数=主族序数
分子或离子
中心原子
a
x
b
中心原子上的
孤电子对数
—
2
1
(a – xb)
CO2
NH3
SO3
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
N
5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
中心原子的价电子数=主族序数
其他原子的未成对电子数之和
成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型
二、根据VSEPR模型预测分子结构
价层电子对数
含孤电子对VSEPR模型
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
计算
找理论模型
略去孤电子对
中心原子不含孤电子对
分子或离子 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型及其名称 分子或离子的
空间结构名称
CO2
BF3
NH4+
0
0+2=2
2
直线形
直线形
0
0+3=3
3
平面
三角形
平面
三角形
0
0+4=4
4
正四面体形
正四面体形
H2O
NH3
含孤电子对的VSEPR模型
分子的空间结构模型
V形
三角锥形
中心原子含孤电子对
略去孤电子对
对于乙醇和乙酸这样看似更加复杂的分子，同样可以用“价电子对相互排斥而尽量远离”的原则快捷地判断它们的分子结构
乙烯
乙醇
乙酸
n(C)=3
n(O)=4
n(羟基O)=4
n(C)=4
n(羧基C)=3
n(甲基C)=4
乙醇
乙酸
n(O)=4
n(羟基O)=4
n(C)=4
n(羧基C)=3
n(甲基C)=4
在乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，C=O 上的成键电子对仅有一个空间取向，因此碳原子的价电子对共有三个空间取向，相互排斥而远离，因此 C—C—O 部分呈三角形。
在乙醇分子中，羟基上的氧原子有两对成键电子对和两对孤电子对，价电子对共有四个空间取向；氧原子价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，因此 C—O—H 呈角形。
【思考】实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°，为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小。
电子对之间的排斥与分子空间结构
当价电子对包含孤电子对且成键电子对中也有多重键时，由于它们之间的斥力不同，会对分子的空间结构产生影响。通常，多重键、成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序可定性地表示为：
三键一三键＞三键－双键＞双键－双键＞双键－单键＞单键一单键
Ip-Ip> > lp-bp> bp-bp
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，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。
电子对之间的排斥与分子空间结构
俗称光气的二氯甲醛分子（COCI2)的价电子对数为3,分子为平面三角形
但由于存在碳氧双键，使得单键一双键的键角为124. 1°、单键一单键的键角为111. 8°.
值得注意的是，价电子对互斥理论一般不适用于推测过渡金属化合物分子的空间结构。
1.下列物质中，分子的空间结构与氨分子相似的是( )
A.CO2 B.H2S
C.PCl3 D.SiCl4
C
2.下列微粒中，中心原子含有孤电子对的是( )
A.SiH4 B.H2O
C.CH4 D. NH4+
B
3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥模型，判断下列说法中正确的是( )
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
C

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