化学键与分子轨道

价层电子对互斥理论(VSEPR theory)

/ VESS-per /

吹起几个气球,在颈口把它们系在一起——它们会自动尽可能地相互推开,摆出一个可以预料的形状。一个原子周围的电子群正像这些气球:因为带负电,它们彼此排斥、尽量散开以保持最远的距离。价层电子对互斥理论用的正是这个想法来预测分子的形状。

准确地说,VSEPR 是「价层电子对互斥」的缩写。规则是:数一数中心原子周围的电子群——每一根键(单键、双键或叁键都算作一群)和每一对孤对电子——然后把这些电子群摆开,使排斥最小。两群给出直线形,三群给出平面三角形,四群给出四面体形,依此类推。孤对电子比成键电子推得稍微更用力,所以它会把键角略微挤小。

VSEPR 之所以重要,是因为分子形状主宰着极性、气味、药效和反应性,而 VSEPR 仅凭一次简单的电子计数、不用繁重的数学就能把它预测出来。诚实的提醒是:它是一条经验法则,而非从量子力学推导出来的:它能给出不错的形状和大致的角度,却既不解释键为何形成,也不能预言精确的角度,对个别奇特的分子还会偶尔失灵。

水的氧原子周围有四群电子:两根连向氢的键和两对孤对电子。它们大致按四面体排布,但两对孤对电子推得更用力,把 H–O–H 的角度从理想的 109.5° 压弯到约 104.5°——这正是为什么水是一个弯折的、有极性的分子。

孤对电子把水的键角压到理想四面体角 109.5° 以下。

要数的是电子群,不是原子,而且别忘了孤对电子。你最后报出的形状名称(比如「弯折形」「三角锥形」)只描述原子的位置,但孤对电子仍占据着空间、决定着几何构型——把它们漏掉是 VSEPR 最常见的错误。

又称
VSEPR价层电子对互斥理论價層電子對互斥理論