化學鍵與分子軌域

價層電子對互斥理論(VSEPR theory)

/ VESS-per /

吹起幾個氣球,在頸口把它們繫在一起——它們會自動盡可能地相互推開,擺出一個可以預料的形狀。一個原子周圍的電子群正像這些氣球:因為帶負電,它們彼此排斥、盡量散開以保持最遠的距離。價層電子對互斥理論用的正是這個想法來預測分子的形狀。

準確地說,VSEPR 是「價層電子對互斥」的縮寫。規則是:數一數中心原子周圍的電子群——每一根鍵(單鍵、雙鍵或叁鍵都算作一群)和每一對孤對電子——然後把這些電子群擺開,使排斥最小。兩群給出直線形,三群給出平面三角形,四群給出四面體形,依此類推。孤對電子比成鍵電子推得稍微更用力,所以它會把鍵角略微擠小。

VSEPR 之所以重要,是因為分子形狀主宰著極性、氣味、藥效和反應性,而 VSEPR 僅憑一次簡單的電子計數、不用繁重的數學就能把它預測出來。誠實的提醒是:它是一條經驗法則,而非從量子力學推導出來的:它能給出不錯的形狀和大致的角度,卻既不解釋鍵為何形成,也不能預言精確的角度,對個別奇特的分子還會偶爾失靈。

水的氧原子周圍有四群電子:兩根連向氫的鍵和兩對孤對電子。它們大致按四面體排布,但兩對孤對電子推得更用力,把 H–O–H 的角度從理想的 109.5° 壓彎到約 104.5°——這正是為什麼水是一個彎折的、有極性的分子。

孤對電子把水的鍵角壓到理想四面體角 109.5° 以下。

要數的是電子群,不是原子,而且別忘了孤對電子。你最後報出的形狀名稱(比如「彎折形」「三角錐形」)只描述原子的位置,但孤對電子仍佔據著空間、決定著幾何構型——把它們漏掉是 VSEPR 最常見的錯誤。

又稱
VSEPR价层电子对互斥理论價層電子對互斥理論