價(jià)層電子對(duì)互斥理論

1、價(jià)層電子對(duì)互斥理論價(jià)層電子對(duì)互斥理論（英文：Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR)），是一個(gè)用來(lái)預(yù)測(cè)單個(gè)共價(jià)分子形態(tài)的化學(xué)模型。理論通過(guò)計(jì)算中心原子的價(jià)層電子數(shù)和配位數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)分子的幾何構(gòu)型，并構(gòu)建一個(gè)合理的路易斯結(jié)構(gòu)式來(lái)表示分子中所有鍵和孤對(duì)電子的位置。編輯 理論基礎(chǔ)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基礎(chǔ)是，分子或離子的幾何構(gòu)型主要決定于與中心原子相關(guān)的電子對(duì)之間的排斥作用。該電子對(duì)既可以是成鍵的，也可以是沒(méi)有成鍵的（叫做孤對(duì)電子）。只有中心原子的價(jià)層電子才能夠?qū)Ψ肿拥男螤町a(chǎn)生有意義的影響。分子中電子對(duì)間的排斥的三種情況為：· 孤對(duì)電子間的排斥（

2、孤-孤排斥）； · 孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)之間的排斥（孤-成排斥）； · 成鍵電子對(duì)之間的排斥（成-成排斥）。 分子會(huì)盡力避免這些排斥來(lái)保持穩(wěn)定。當(dāng)排斥不能避免時(shí)，整個(gè)分子傾向于形成排斥最弱的結(jié)構(gòu)（與理想形狀有最小差異的方式）。孤對(duì)電子間的排斥被認(rèn)為大于孤對(duì)電子和成鍵電子對(duì)之間的排斥，后者又大于成鍵電子對(duì)之間的排斥。因此，分子更傾向于最弱的成-成排斥。配體較多的分子中，電子對(duì)間甚至無(wú)法保持90°的夾角，因此它們的電子對(duì)更傾向于分布在多個(gè)平面上。實(shí)際預(yù)測(cè)下面是價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)的分子形狀表。電子對(duì)數(shù)雜化類(lèi)型（混層類(lèi)型）軌道形狀單電子對(duì)數(shù)（孤電子對(duì)）分子形狀例2sp

3、直線型0直線型BeCl2、二氧化碳3sp2平面正三角形0平面正三角形三氯化硼1V字型（角型、彎曲型）二氧化硫4sp3正四面體0正四面體甲烷1三角錐氨2V字型（角型、彎曲型）水5sp3d三角雙錐0三角雙錐五氯化磷1變形四面體（蹺蹺板型）TeCl42T字型ClF33直線型I36sp3d2正八面體0正八面體六氟化硫1四方錐IF52平面十字型ICl43T字型4直線型7sp3d3五角雙錐0五角雙錐IF71五角錐電子對(duì)數(shù)沒(méi)有孤電子對(duì)（基本形狀）1個(gè)孤電子對(duì)2個(gè)孤電子對(duì)3個(gè)孤電子對(duì)2直線型   3平面三角形型角型  4四面體型三角錐型角型 5三角雙

4、錐型變形四面體型T字型直線型6八面體型四角錐型平面四方形型 7五角雙錐型五角錐型  8四方反棱柱型  分子類(lèi)型分子形狀中心原子價(jià)電子對(duì)的排布方式分子的幾何構(gòu)型實(shí)例AX1En雙原子分子（直線型）HF、O2AX2E0直線型BeCl2、HgCl2、CO2AX2E1角型NO2、SO2、O3AX2E2角型H2O、OF2AX2E3直線型XeF2、I3AX3E0平面三角形型BF3、CO32、NO3、SO3AX3E1三角錐型NH3、PCl3AX3E2T字型ClF3、BrF3AX4E0四面體型CH4、PO43、SO42、ClO4AX4E1變形四面體型SF4AX4

5、E2平面四方形型XeF4AX5E0三角雙錐型PCl5AX5E1四角錐型ClF5、BrF5AX6E0八面體型SF6AX6E1五角錐型XeOF5、IOF52 1AX7E0五角雙錐型IF7AX8E0四方反棱柱型XeF28 孤電子對(duì)以淡黃色球體表示。 分子的實(shí)際幾何構(gòu)型，即不包含孤對(duì)電子的構(gòu)型。價(jià)層電子對(duì)互斥理論常用AXE方法計(jì)算分子構(gòu)型。這種方法也叫ABE，其中A代表中心原子，X或B代表配位原子，E代表孤電子對(duì)。范例甲烷分子(CH4)是四面體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)典型的AX4型分子。中心碳原子周?chē)兴膫€(gè)電子對(duì)，四個(gè)氫原子位于四面體的頂點(diǎn)，鍵角(H-C-H)為109°28'。一個(gè)分子的形狀不但

6、受配位原子影響，也受孤對(duì)電子影響。氨分子(NH3)中心原子雜化類(lèi)型與甲烷相同（sp3），分子中有四個(gè)電子云密集區(qū)，電子云分布依然呈四面體。其中三個(gè)是成鍵電子對(duì)，另外一個(gè)是孤對(duì)電子。雖然它沒(méi)有成鍵，但是它的排斥力影響著整個(gè)分子的形狀。因此，這是一個(gè)AX3E型分子，整個(gè)分子的形狀是三角錐形，因?yàn)楣聦?duì)電子是不可“見(jiàn)”的。事實(shí)上，電子對(duì)數(shù)為七是有可能的，軌道形狀是五角雙錐。但是它們僅存在于不常見(jiàn)的化合物之中，比如在六氟化氙中，有一對(duì)孤電子，它的構(gòu)型趨向于八面體結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣聦?duì)電子傾向于位于五角形的平面上。另一個(gè)例子為七氟化碘，碘沒(méi)有孤電子，七個(gè)氟原子呈五角雙錐狀排列。電子對(duì)數(shù)為八也是有可能的，這些化合物

7、一般為四方反棱柱體結(jié)構(gòu)，2 例子有八氟合氙酸亞硝酰中的 XeF82 離子34 以及八氰合鉬()陰離子 Mo(CN)84 和八氟合鋯()陰離子 ZrF84。例外在一些化合物中VSEPR理論不能正確的預(yù)測(cè)分子空間構(gòu)型。過(guò)渡金屬化合物許多過(guò)渡金屬化合物的幾何構(gòu)型不能用VSEPR理論解釋?zhuān)梢詺w結(jié)于價(jià)層電子中沒(méi)有孤對(duì)電子以及核心的d電子與配體的相互作用。5 這些化合物的結(jié)構(gòu)可以用VALBOND理論預(yù)測(cè)，包括金屬氫化物和烷基配合物（例如六甲基鎢），這個(gè)理論的基礎(chǔ)是sd 雜化軌道和三中心四電子鍵模型。67 晶體場(chǎng)理論是另一個(gè)經(jīng)常可以解釋配合物幾何構(gòu)型的理論。IIA族鹵化物較重堿土金屬的三原子鹵化物的氣相結(jié)

8、構(gòu)(例如：鈣、鍶、鋇的鹵化物，MX2)并不像預(yù)測(cè)的那樣為直線型，而是V形。(X-M-X的大致鍵角: CaF2，145°；SrF2，120°；BaF2，108°；SrCl2，130°；BaCl2，115°；BaBr2，115°；BaI2，105°).8 格萊斯皮(Ronald Gillespie)提出這是因?yàn)榕潴w與金屬原子的內(nèi)層電子發(fā)生相互作用，極化使得內(nèi)層電子云不是完全球面對(duì)稱(chēng)，因此導(dǎo)致了分子構(gòu)型的變化。59 一些AX2E2型分子一個(gè)例子是氧化鋰分子，即Li2O，它的中間構(gòu)型是直線型而不是彎曲的，這一點(diǎn)可以歸結(jié)于如果構(gòu)型是彎

9、曲的，鋰原子之間將產(chǎn)生強(qiáng)烈的排斥作用。10另一個(gè)例子是O(SiH3)2（二甲硅醚）的Si-O-Si鍵的鍵角為144.1°，與其他分子中的鍵角相比差別較大，比如Cl2O (110.9°)、(CH3)2O (111.7°)以及N(CH3)3 (110.9°)。格萊斯皮的合理解釋是孤對(duì)電子的位置不同。當(dāng)配體的電負(fù)性與中心原子類(lèi)似或更大時(shí)，孤對(duì)電子有能力排斥其他電子對(duì)，導(dǎo)致鍵角較小。 5 當(dāng)中心原子電負(fù)性較大時(shí)，就像O(SiH3)2中，孤對(duì)電子的定域不明顯，排斥作用較弱，這種結(jié)合導(dǎo)致了強(qiáng)配體之間的排斥(-SiH3與上面的例子相比是一個(gè)比較大的配體)使得Si-O-Si鍵的鍵角比預(yù)想的要大。5一些形如AX6E1的分子一些AX6E1型分子，例如含有Te(IV)或Bi(III)離子的化合物如TeCl62、TeBr62、BiCl63、BiBr63和BiI63是正八面體結(jié)構(gòu)；其孤對(duì)電子并不影響其構(gòu)型11。 一種合理化解釋是因?yàn)榕潴w原子排列的擁擠沒(méi)有給孤對(duì)電子留下空間5；另一種合理化