价层电子对互斥模型

2024-06-04 04:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

分子空间结构与物质性质 · 一 · 「价层电子对互斥模型」价层电子对互斥模型（Valence Shell Electron Pair Repulsion , \(\text{VSEPR}\) ）可以用来预测分子的立体模型理论认为，分子的空间构型是中心原子周围的「价层电子对」相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的 \(\sigma\) 键电子对和中心原子上的孤电子对，由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离，排斥力最小多重键只计其中的 \(\sigma\) 键电子对，不计 \(\pi\) 键电子对判断分子中中心原子上的价层电子对数情况一题目给定分子式 \[ 价层电子对数 = 孤电子对数+成键电子对数\\ 孤电子对数 =\frac{1}{2}(a-xb) \]

\(a\) 是中心原子的价电子数（阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数）；\(x\) 是与中心原子结合的原子数；\(b\) 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为 \(1\) ；其他原子为“ \(8\) 减去该原子的价电子数”，如氧和氧族元素中的 \(\ce{S、Se}\) 等均为 \(2\) ，卤族元素均为 \(1\) ；等等）

分子或离子中心原子 \(a\) \(x\) \(b\) 孤电子对数价层电子对数说明 \(\text{VSEPR}\) 模型 \(\ce{SO_2}\) \(\ce{S}\) \(6\) \(2\) \(2\) \(\frac{1}{2}(6-2\times2)=1\) \(2+1=3\) \(2 \sigma + 1 孤电子对\) 平面三角形 \(\ce{NH+4}\) \(\ce{N}\) \(5-1=4\) \(4\) \(1\) \(\frac{1}{2}(4-4\times1)=0\) \(4+0=4\) \(4 \sigma + 0 孤电子对\) 正四面体形 \(\ce{CO^{2-}3}\) \(\ce{C}\) \(4+2=6\) \(3\) \(0\) \(\frac{1}{2}(6-3\times2)=1\) \(3+0=3\) \(3 \sigma + 0 孤电子对\) 平面三角形

注意：价层电子对数 \(≠\) 价电子数/2

价电子数：对于主族元素而言，最外层电子就是价电子；稀有气体没有价电子数。对于副族元素而言，除了最外层电子外，次外层的 \(d\) 电子也是价电子

价层电子对数：成键电子对数和孤电子对数的和

情况二题目给定结构式

看最外层电子数可以形成几个共价键（包含 \(\sigma\) 键和 \(\pi\) 键），剩余的电子数/2，即为孤电子对数。如果是阳离子（或阴离子），则最外层电子数减去（或加上）其电荷的绝对值

[ 2020 全国卷 Ⅲ ] \(\ce{B3H^{3-}6}\) 的结构为：，\(\ce{B}\) 原子最外层有 3 个电子，有 3 个电子形成共价键，无孤电子对，因此 \(\ce{B}\) 原子的杂化轨道类型为：\(sp^2\)

中的 \(\ce{N}\) 最外层有 5 个电子，由 3 个电子形成共价键，因此，还剩下 2 个电子未形成共价键，因此， \(\ce{N}\) 原子含一个孤电子对，杂化轨道类型为：\(sp^3\)

\(\text{VSEPR}\) 模型与分子空间结构

分子立体构型为实际构型，不包含孤电子对；\(\text{VSEPR}\) 模型包含孤电子对

分子价层电子对数 \(σ\) 键电子对数孤电子对数 \(\text{VSEPR}\) 模型分子立体构型 \(\ce{CO_2}\) \(2\) \(2\) \(0\) 直线形直线形 \(\ce{BF_3}\) \(3\) \(3\) \(0\) 平面三角形平面三角形 \(\ce{SO_2}\) \(3\) \(2\) \(1\) 平面三角形 \(V\) 形 \(\ce{CH_4}\) \(4\) \(4\) \(0\) 正四面体形正四面体形 \(\ce{NH_3}\) \(4\) \(3\) \(1\) 四面体三角锥 \(\ce{H_2O}\) \(4\) \(2\) \(2\) 四面体 \(V\) 形

电子间排斥力大小：孤电阻对 \(-\) 孤电阻对 \(>\) 孤电阻对 \(-\) 成键电子对 \(>\) 成键电子对 \(-\) 成键电子对

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