纸上是平的，现实里却不是
路易斯结构是平的——它活在纸上。可真实的分子漂浮在三维空间里，它的各个原子彼此之间保持着确定的角度。这种在空间中的排布，就是分子的分子几何构型，而它绝不是一句脚注。形状决定了一个分子是不是极性的、它能不能插进某种酶的锁孔、一种药管不管用、一种气味闻不闻得到。两个原子相同但形状不同的分子，表现起来可能像彻底的陌生人。
那么，不进实验室，我们怎么预测形状呢？了不起的是，一个朴实的想法就能完成大部分工作。它叫VSEPR 理论——价层电子对互斥理论——尽管名字一长串，背后的想法简单到能讲给小孩听。
电子讨厌挤在一起
整个秘密就一句话：中央原子周围的一团团电子全都带负电，于是它们互相排斥，尽可能地把彼此推得越远越好。就这么简单。分子的形状，无非就是那个能让这些电子团彼此分得最开的排布。
一个「电子团」可以是单键、双键、三键，也可以是孤对——在确定基本几何构型时，VSEPR 把这些每一种都只算作一团。数一数中央原子周围有几团，形状几乎就自己画出来了。
数团团的食谱
- 画出路易斯结构，把注意力放在中央原子上。
- 数它的电子团：每一根键（无论单、双、三键）算一团，每一对孤对也算一团。
- 两团 → 直线形（180°）。三团 → 平面三角形（120°）。四团 → 四面体（约 109°）。
- 现在只看原子（无视孤对）来给看得见的形状命名。孤对看不见，但它照样在推。
我们拿水来检验一下。氧有两根 O–H 键和两对孤对——加起来四个电子团，所以这些团排成一个四面体。但我们只看得见那两个氢原子，于是分子看上去是弯的，夹角接近 104°。那两对看不见的孤对正是把分子掰弯的元凶——它们比成键对推得更狠，把 H–O–H 夹角从理想的 109° 挤了下来。
形状决定极性
现在到了回报的时刻。还记得每一根极性键都带一支小箭头——它的偶极——指向更贪的那个原子吗？整个分子是不是极性的，取决于这些箭头会不会互相抵消，而抵消与否，完全由形状说了算。同样的键，形状不同，结果就相反。
比一比二氧化碳和水。CO₂ 有两根极性的 C=O 键，但它是直的（直线形），于是两支箭头正好指向相反方向、彼此抵消——整个分子整体上不带极性，这也是为什么它不像你猜的那样容易溶解。水有两根同样极性的 O–H 键，但它是弯的，于是箭头不是抵消而是部分相加——水带强极性。两者都有两根极性键；它们的形状却给了它们相反的极性结局。