化学键与分子形状
价层电子对互斥理论
/ VES-per or V-S-E-P-R /
一旦你从路易斯结构知道了哪些原子彼此相连,又该如何预测分子真正的三维形状呢?价层电子对互斥理论给出了一个绝妙简单的答案:中心原子周围的电子对彼此排斥,于是它们在空间中尽量彼此远离。把电子对排布得最不拥挤,你就得到了分子的形状。
做法是数出中心原子周围的电子密度区域——每根单键、双键、三键或每对孤对都算作一个区域——然后把这些区域放在能让它们彼此最远的角度上。两个区域呈直线形(180 度),三个呈平面三角形(120 度),四个呈四面体形(约 109.5 度),五个呈三角双锥形,六个呈八面体形。孤对也占据区域,而且它比成键对占更大的空间(孤对只被一个核束缚,所以更舒展),这会把键角挤得比理想值略小一点。
VSEPR 是无机化学中预测分子几何的日常工具,对主族物种可靠得惊人:它正确地预测出水是弯曲形、氨是三角锥形、甲烷是四面体形、SF6 是八面体形、XeF4 是平面正方形。它是一个基于电子对互斥的模型,而非严格的理论,对某些过渡金属和重元素化合物可能失灵,但对于你用路易斯结构画出的分子,它在速度和准确性上都难以匹敌。
甲烷 CH4 中碳周围有四对成键对、没有孤对;尽量彼此远离时,它们指向四面体的四个顶点,键角为 109.5 度。氨 NH3 中氮周围有三根键加一对孤对;孤对把键挤得更靠近,得到三角锥形,H-N-H 键角约为 107 度。
四个电子区域呈四面体;一对孤对(NH3)把键角挤得更小。
VSEPR 预测的是电子区域的排布;但所命名的形状只指原子的位置,忽略孤对。水有四个区域,电子排布上是四面体,但分子被称为弯曲形。
又称
另见