同為三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空間構型卻不同
同為四原子分子，CH2O與 NH3 分子的的空間結構也不同，什么原因？
為了探其原因，發(fā)展了許多結構理論
價層電子對互斥(VSEPR mdels)模型認為，分子的空間結構是“價層電子對”相互排斥的結果。價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對，包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。
有一種比較簡單的理論叫做價層電子對互斥(VSEPR mdels)模型，這種簡單的理論可用來預測分子的空間結構。
電子對帶負電荷，因此它們之間有排斥的作用力。排斥的力量越大，分子越不穩(wěn)定。 要想讓分子成為較穩(wěn)定狀態(tài)，應使價層電子對之間盡可能彼此遠離（即夾角越大越好），這樣它們之間的斥力就可以很小了。
三、價層電子對互斥(VSEPR mdels)模型
價層電子對互斥模型認為,分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。 分子中的價層電子對包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對,多重鍵只計其中σ鍵的電子對,不計π鍵電子對。
1、價層電子對互斥理論的內(nèi)容
對ABn型的分子或離子，中心原子A價層電子對（包括成鍵σ鍵電子對和未成鍵的孤對電子對）之間由于存在排斥力，將使分子的幾何構型總是采取電子對相互排斥最小的那種構型，以使彼此之間斥力最小，分子體系能量最低,最穩(wěn)定。
σ鍵電子對和孤對電子對
孤電子對指成對，但不成鍵的價電子。
CO2為什么不是直角形狀，而是直線型呢？中心原子（C原子）形成了兩條σ鍵（兩對σ鍵電子對），沒有孤電子對，總和為2對價層電子對。為了使它們之間斥力最小，就應使夾角為180°，也就預測出了CO2不可能是直角形狀，而必定是直線型。
2、價電子對互斥模型（VSEPR模型）的用途
預測分子或離子的空間構型
CH4為什么不是正方形，而是正四面體結構呢？中心原子（C原子）形成了四條σ鍵（四對σ鍵電子對），沒有孤電子對，總和為4對價層電子對。為了使它們之間斥力最小，就應使夾角為109°28’，不能是90°。也就預測出了CH4必定是正四面體。
利用價層電子對互斥理論，可以對分子或離子的結構做出比較精確的預測。但前提是，要算出分子的中心原子的價層電子對的個數(shù)。
3、中心原子價層電子對的確定方法
價層電子對== σ鍵電子對 + 中心原子上的孤電子對
(1)σ鍵電子對可從分子式來確定。ABn型分子，A為中心原子，B為周圍與A用共價鍵結合的原子。n為結合的數(shù)量，也等于A與B之間結合的σ鍵個數(shù)，即σ鍵電子對的數(shù)量。即σ鍵電子對數(shù)=中心原子結合的原子數(shù)。例如：H2O中O的σ鍵電子對數(shù)是2；NH3 中的σ鍵電子對數(shù)是3。
(2)中心原子上的孤電子對數(shù)=
其中：a為中心原子的價電子數(shù),對主族元素，a=最外層電子數(shù)； 對于陽離子，a=價電子數(shù)-離子電荷數(shù)； 對于陰離子，a=價電子數(shù)+|離子電荷數(shù)|。 x為與中心原子結合的原子數(shù)； b為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)，H為1，其他原子＝ 8－該原子的價電子數(shù)。 如：O為2、N為3（化合價數(shù)）
例：CH4：C原子的孤電子對為（ 4 - 4×1 ）÷ 2 = 0 個；分子中一個C原子與4個H原子形成了4個σ鍵電子對；則價層電子對為4。這4對價層電子對之間彼此排斥，便得到了正四面體的VSEPR模型，也就是甲烷分子的空間構型。
例：CO2：C原子的孤電子對為（ 4 - 2×2 ）÷ 2 = 0 個；分子中一個C原子與2個O原子形成了2個σ鍵電子對；則價層電子對為2。這2對價層電子對之間彼此排斥，便得到了直線型的VSEPR模型，也就是二氧化碳分子的空間構型。
a: 對于原子：為中心原子的最外層電子數(shù)
x 為與中心原子結合的原子數(shù)
b 為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)
分析下表中分子或離子的孤電子對數(shù)
計算價層電子對數(shù)=中心原子的σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)
價層電子對（σ鍵電子對和未成鍵的孤對電子對）
（1）中心原子上的價電子都用于形成共價鍵，無孤對電子。如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它們的立體結構可用中心原子周圍的原子數(shù)n(價層電子對數(shù))來預測，概括如下： ABn 立體結構 范例 n=2 直線形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面體形 CH4、 CCl4 n=5 三角雙錐形 PCl5　 n=6 正八面體形 SCl6
4、確定價層電子對互斥模型
（2）中心原子上有孤電子對的分子的立體構型對于中心原子上有孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)的分子，中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并互相排斥使分子呈現(xiàn)不同的立體構型。見下表。
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤電子對，中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對互相排斥。再討論空間構型時應略去孤電子對，才是該分子的實際空間構型。
例如：CH4、NH3、H2O中心原子都是4對價層電子對，它們相互排斥，VSEPR模型都是四面體，但CH4孤電子對為0，正四面體NH3孤電子對為1，三角錐形H2O孤電子對為2，V形
應用價層電子對互斥理論推測下列分子或離子的空間構型
小結：分子空間構型的確定
BeCl2 CO2(直線形）
BF3 BCl3（平面三角形）
SnBr2 PbCl2 （V形）
CH4 CCl4（正四面體）
NH3 PH3 （三角錐）
H2O H2S （V形）
平面正方形（ XeF4）
σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝價層電子對數(shù)
分子或離子的空間結構。
5、根據(jù)價層電子對互斥模型推測分子或離子的空間結構
利用價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間結構解題思路
價層電子對互斥模型和分子立體結構是相同的分子構型嗎？
【提示】　不同。二者有很大的區(qū)別，VSEPR模型指的是包括共價鍵和孤對電子在內(nèi)的分子空間構型，而分子的立體結構指的是略去VSEPR模型中的中心原子上的孤對電子得到的組成分子的所有原子(只考慮分子內(nèi)的共價鍵)所形成的分子空間構型。
(1)區(qū)別①價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的立體結構，包括孤電子對。②分子的立體結構指的是成鍵電子對的立體結構，不包括孤對電子。(2)聯(lián)系①當中心原子無孤對電子時，兩者的構型一致。②當中心原子有孤對電子時，兩者的構型不一致。
價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。
隨著孤電子對數(shù)目的增多，孤電子對與成鍵電子對之間的斥力增大，鍵角減小。
價層電子對互斥模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子
1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)打“×”)
(1)CH2Cl2分子只有一種，可說明CH4的空間結構為正四面體形( )。(2)分子的VSEPR模型和相應分子的立體構型是相同的。( )(3)根據(jù)價層電子對互斥理論，H3O＋的立體構型為平面正三角形。( )(4)SO2分子與CO2分子的組成相似，故它們都是直線形分子。( )
2．下列分子結構與分子中共價鍵鍵角對應正確的是(　)A．直線形分子：180°　B．平面正三角形：120°C．三角錐形：109°28′D．正四面體形：109°28′
解析:A項，HCl也是直線形分子，因只有一個共價鍵，故不存在鍵角，A項錯誤；氨分子呈三角錐形，鍵角為107°，C項錯誤；甲烷、白磷分子均是正四面體形分子，但鍵角分別為109°28′、60°，D項錯誤，故選B項。
3．下列有關價層電子對互斥理論的描述正確的是(　　)A．價層電子對就是σ鍵電子對B．孤電子對數(shù)由分子式來確定C．分子的空間結構是價層電子對互斥的結果D．孤電子對數(shù)等于π鍵數(shù)
解析:價層電子對數(shù)是σ鍵電子對數(shù)與中心原子上的孤電子對數(shù)之和，中心原子上的孤電子對數(shù)是指沒有成鍵的價電子對數(shù)，其與中心原子價層電子總數(shù)、與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)及與中心原子結合的原子數(shù)有關，A、B、D項錯誤。
4.下列分子中,空間結構不是直線形的是(　　)A.CO B.H2O C.CO2 D.C2H2解析:CO為雙原子分子,屬于直線形;CO2、C2H2是典型的直線形分子,而H2O分子為V形。
5．下列分子或離子的中心原子上未用于成鍵的價電子對最多的是(　　)A．H2O B．HCl　　C．NH4＋　　D．PCl3
解析:A項，氧原子有兩對未成鍵的價電子對；B項，HCl分子屬于AB型分子，沒有中心原子；C項，NH4＋的中心原子的價電子全部參與成鍵；D項，磷原子有一對未成鍵的價電子對。
6.下列微粒的價層電子對數(shù)正確的是(加“·”的原子為中心原子)(　　)
7.運用價層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間結構。(1)BeCl2　　 　　　　　;? (2)SCl2　　　 ;?(3) 　　　 ;? (4)PF3　　 　。?
8.用價層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間結構:(1)H2Se　　　;(2)BBr3　　 　;(3)CHCl3　　　;(4)SiF4　　　。?
解析:根據(jù)原子的最外層電子排布,可以判斷出各分子中心原子含有的孤電子對數(shù)。
H2Se略去兩對孤電子對,分子空間結構為V形,BBr3為平面三角形,CHCl3分子中由于氫原子和氯原子不同,空間結構不是正四面體形,SiF4為正四面體形。

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第二節(jié) 分子的空間結構

版本： 人教版 (2019)

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