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第34讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用[复习目标] 1.掌握价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。
2.掌握键角大小原因并能作出规范描述。
1．价层电子对互斥模型 (1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算 价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数 说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数； 中心原子上的孤电子对数＝12(a －xb )，其中①a 表示中心原子的____________。
对于主族元素：a ＝_______________________________________________________。
对于阳离子：a ＝________________________________________________。
对于阴离子：a ＝________________________________________________。
②x 表示_________________________________________________________________。
③b 表示与中心原子结合的原子__________________________________(氢为____，其他原子＝__________________________。
如氧和氧族元素中的S 、Se 等均为2，卤族元素均为1)。
例如，SOCl 2的空间结构的判断：SOCl 2的中心原子为S ，σ键电子对数为3，孤电子对数为12×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR 模型，由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl 2的空间结构为三角锥形。
价层电子对互斥理论使用价层电子对互斥理论（Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR）是一种用来预测分子几何构型的理论。
价层电子对互斥理论认为，分子中的电子对会通过排斥力互相排开，使得分子呈现特定的立体构型。
这一理论的应用范围广泛，涵盖了许多重要的化学现象和反应，如分子的形状、化学键的角度和键长等。
价层电子对互斥理论的基本假设是，共价键形成后，其中的电子对会在空间中尽可能远离彼此，并尽量使得分子的排斥能最小化。
在这个理论中，分子中的电子对分为两类：价电子对和非键电子对。
价电子对是分子中连接原子之间共享的电子对，而非键电子对是分子中存在但不共享的电子对。
根据价层电子对互斥理论，分子的立体几何构型可以通过以下步骤预测：1.找出分子中的中心原子和周围原子。
中心原子是通常有最多键数的原子，而周围原子是连接到中心原子的所有原子。
2.计算中心原子的价态电子数（通过查阅元素周期表中的配位数）以及非键电子对数（查物种中不参与共价键的电子对数）。
将计算结果与周围原子的合计价电子数（和价态电子数和非键电子数相加）相减，得到中心原子周围的价电子对数。
3.根据中心原子周围的价电子对数，确定分子的基本几何构型。
常见的几何构型包括线性型、三角形平面型、四面体型、平面正方形型等。
4.考虑非键电子对对几何构型的影响。
非键电子对对立体构型的影响比价电子对更大，因为它们比较“胖”，所以它们会占据更大的空间，引起更强烈的排斥效应。
根据非键电子对的位置，可以调整立体构型，使其适应非键电子对的位置。
总体而言，价层电子对互斥理论提供了一种直观的方法来预测分子几何构型。
这种方法在有机化学中得到广泛应用，可以帮助化学家设计分子、预测分子性质以及理解化学反应的机制。
需要注意的是，该理论是基于一些基本假设和经验规则的简化模型，因此在一些情况下可能会有局限性。
在实际应用中，需要结合其他的理论和实验数据来更准确地预测和解释分子的几何构型。
价层电子对互斥理论使用价层电子对互斥理论（Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory）是一种用于推测分子几何形状的理论。
该理论假设电子对在空间中互相排斥，因此分子的几何构型可以通过电子对的排布来确定。
价层电子对是指与原子之间能够形成共价键或孤对电子的电子对。
理论基础：1.电子对之间的排斥力最小化。
同种电子对之间的排斥力较大，不同种电子对之间的排斥力较小。
2.单独的电子对比成对的电子对更容易被其他电子云所靠近。
3.电子对的排布趋向于最大程度的分离。
根据这些原则，我们可以预测分子的排布形态。
分子的电子对排布方式有多种形态，包括线性、平面三角形、平面四边形、平面五边形、笼形、六边形、八面体等。
以氨分子(NH3)为例，氮原子有5个电子，其中3个与3个氢原子形成共价键，剩下的2个是孤对电子。
根据价层电子对互斥理论，孤对电子会占据较大的空间，使得氨分子呈现出一个三角形构型。
再以甲烷(CH4)为例，碳原子有4个电子，与4个氢原子形成共价键。
根据价层电子对互斥理论，这4个电子对会互相排斥，使得甲烷分子呈现出一个正方形构型。
另外一个例子是水分子(H2O)，氧原子有6个电子，与两个氢原子形成共价键，剩下的2个是孤对电子。
根据价层电子对互斥理论，这两个孤对电子会占据较大的空间，使得水分子呈现出一个倾斜的构型。
从上述示例可以看出，通过价层电子对互斥理论，我们可以推测出分子的几何构型，进而推断分子的性质和反应行为。
这为有机化学、无机化学以及生物化学等领域的研究提供了有力的理论基础。
然而，价层电子对互斥理论也有其局限性。
例如在一些分子中，价层电子对排布方式可能不符合预期，这可能是由于额外的电子云效应或分子内相互作用的影响。
此外，该理论只适用于描述小分子的几何构型，对于大分子或者有多个中心原子的分子来说并不适用。
尽管如此，价层电子对互斥理论依然是化学中一项重要的理论工具，为我们理解分子结构和性质提供了实质性的帮助，并促进了分子设计、药物研发以及催化反应等方面的进展。
价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论（英文：V alence S hell E lectron P air R epulsion (VSEPR)），是一个用来预测单个共价分子形态的化学模型。
理论通过计算中心原子的价层电子数和配位数来预测分子的几何构型，并构建一个合理的路易斯结构式来表示分子中所有键和孤对电子的位置。
[编辑]理论基础价层电子对互斥理论的基础是，分子或离子的几何构型主要决定于与中心原子相关的电子对之间的排斥作用。
该电子对既可以是成键的，也可以是没有成键的（叫做孤对电子）。
只有中心原子的价层电子才能够对分子的形状产生有意义的影响。
分子中电子对间的排斥的三种情况为：孤对电子间的排斥（孤-孤排斥）；孤对电子和成键电子对之间的排斥（孤-成排斥）；成键电子对之间的排斥（成-成排斥）。
分子会尽力避免这些排斥来保持稳定。
当排斥不能避免时，整个分子倾向于形成排斥最弱的结构（与理想形状有最小差异的方式）。
孤对电子间的排斥被认为大于孤对电子和成键电子对之间的排斥，后者又大于成键电子对之间的排斥。
因此，分子更倾向于最弱的成-成排斥。
配体较多的分子中，电子对间甚至无法保持90°的夹角，因此它们的电子对更倾向于分布在多个平面上。
实际预测下面是价层电子对互斥理论预测的分子形状表。
没有孤电子对电子对数1个孤电子对2个孤电子对3个孤电子对（基本形状）2直线型3平面三角形型角型4四面体型三角锥型角型5三角双锥型变形四面体型T字型直线型6八面体型四角锥型平面四方形型7五角双锥型五角锥型8四方反棱柱型分子类型分子形状中心原子价电子对的排布方式†分子的几何构型‡实例AX1En双原子分子（直线型）HF、O2AX2E直线型BeCl2、HgCl2、CO2AX2E1角型NO2−、SO2、O3AX2E2角型H2O、OF2AX2E3直线型XeF2、I3−AX3E平面三角形型BF3、CO32−、NO3−、SO3AX3E1三角锥型NH3、PCl3AX3E2T字型ClF3、BrF3AX4E四面体型CH4、PO43−、SO42−、ClO4−AX4E1变形四面体型SF4AX4E2平面四方形型XeF4AX5E三角双锥型PCl5AX5E1四角锥型ClF5、BrF5AX6E八面体型SF6AX6E1五角锥型XeOF5−、IOF52−[1]AX7E五角双锥型IF7AX8E四方反棱柱型XeF2−8†孤电子对以淡黄色球体表示。
