高中化学价层电子对互斥理论[1]

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1、7.3.3价层电子对互斥理论（VSEPR）1940年由西奇维克（N.V.Sidgwick）提出的价层电子对互斥理论，可以相当成功地简便地判断许多共价型分子的几何构型。1．分子几何学分子的形状或分子内某个部位的形状（几何构型），对于化学反应致关重要，也与其物理性质密切相关。知道分子的几何构型，就可以确定其对称类型，这对简化近似求解体系的波函数也很重要。研究分子构型的学科叫分子几何学。（1）几何构型与分子设计。人接触路易氏毒气后，皮肤严重烧伤，肺和支气管迅速遭到损害，最终导致死亡。原因是毒剂破坏了人体内含硫酶的生物活性。英国人在可能遭到路易氏毒气袭击前就研制了一种

2、具有特定结构和电子密度分布的解毒剂，它可以和砷形成稳定的配合物。另外，失能剂的设计、催化剂的设计，以及在超分子中分子间的识别、自组装等都有分子几何构型匹配的问题。（2）分子几何构型与气味。有人将气味分成七种类型，即樟脑型、醚型、花香型、麝香型、薄荷型、辛辣型及腐臭型。其它气味则是两种或几种气味的混合。每种气味都与人的嗅觉系统中适当形状的神经末梢的感受器相适应。例如六氯乙烷和环辛烷组成不同，但分子形状相似，都能与一个半球形感受器相匹配，因而都有樟脑型气味。（3）分子几何构型与对称性。甲烷是气体，易燃；而四氯化碳是液态，阻燃。但是由于它们具有相同的四面体构型（相同

3、的对称性），因此它们都是非极性分子，都没有旋光性等。互为镜像的对应异构体往往也具有不同的性质。如四嘧唑（驱虫灵）只有左旋的有药物作用，而右旋的没有。农药、抗癌药物也有同样情况。通过考察分子的成键过程后，不难发现分子的几何形状是与分子的电子结构相对应。因此，尽管分子的几何形状千差万别，但都能从其内部的电子结构和分子中原子间相互作用找到根据。价层电子对互斥理论就是讨论如何预测和研究分子的静态构型。2．价层电子对互斥理论（1）价层电子对互斥理论的基本要点：价层电子对互斥理论认为，在一个多原子共价分子中，中心原子周围配置的原子或原子团（一般称之为配位体）的相对位置，主

4、要决定于在中心电子的价电子层中电子对的互相排斥，它们（在保持与核一距离的情况下）趋向于尽可能的远离，使斥力最小，分子最稳定。（2）价层电子对的排布方式：根据这一基本论点得到的静电排斥作用最小的电子对的各种排布方式（表7.8）。（3）价层电子对数的确定①分子中只有σ单键此时中心原子价层电子对数（即是组成键的电子对数）=与中心原子成键的原子数。CH4分子中，中心原子C的价电子数是4，每一个H原子提供一个电子，组成4对公用电子对，形成4个单键，C原子的价层电子对数等于4，等于与它成键H原子数，根据表7.8，CH4应具有四面体构型。②分子中存在双键和叁键79把重键当作

5、单键（即当作一对成键电子）看待，不必考虑键的电子对，仍按与中心电子成键的原子数来计算。CO2分子中，C和O间存在双键，其价层电子对数仍按与C成键的氧原子数计算。因此C原子的价层电子对数是2，根据表7.8，CO2分子应是直线型的。③分子中存在着孤对电子当分子中不仅存在键（或键），而且还存在孤对电子时，此时价层电子对数等于与中心原子成键的原子数加入孤电子对数。而组成键（或键）的电子对数仍按上述办法处理，孤电子对数可通过下式计算：SO2分子中与中心原子成键的原子数是2，故其形成键的电子对数是2；而S原子的价电子数是6，配位原子O的价数（即配位原子提供成键的电子数，氧

6、是提供2个电子）之和是4，因此S原子价层中孤电子对数是1。所以在SO2分子中，中心原子S的价层电子对数应是3（2对电子，1对孤对电子），构型是（角型）。由上面讨论可知，我们所说的价层电子对数是指形成键的电子对数加上孤电子对数。④复杂的正、负离子键的电子对数计算方法仍同前，而在计算中心原子价层的孤电子对时，还要减去正离子或加上负离子所带电荷数。NO-3离子中，N原子的价电子数是5，配位原子的价数之和为6，这是-1价的离子。按上述规定，其价层上的孤电子对数=5-6+1/2=0，即没有孤电子对，只有三对键的电子对数。根据图7.8，NO-3应具有正三角形结构。如果按上

7、述方法计算出的孤电子对数出现小数时，则在原整数位上进1，按整数计算。如在NO2分子中，N原子的价电子数是5，配位原子的价数之和为4，则N原子的价层孤电子对数=5-4/2=0.5，则按1对计算。NO2分子应是角形结构。（4）分子几何形状的确定①BeCl2分子中心原子Be有两个配位原子，故形成键的电子对数等于2；而孤电子对数=2-2/2=0，所以Be原子的价层电子对数等于2。BeCl2分子应是直线型分子：Cl—Be—Cl，和用杂化轨道理论处理的结果相同，属sp杂化。②CO离子中心原子C的配位原子数是3，形成键的电子对数等于3，孤电子对数=4-6+2/2=0，所以O

8、原子的价层电子对数=3。平面三角形结构