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价层电子对互斥理论预测分子空间构型步骤

来源:未知作者:刘丽颖 点击:所属专题: 分子立体结构判断 价层电子对互斥理论
价键理论可解释原子采用什么样的空间轨道去形成共价键,但不易预测分子的空间结构。价层电子对互斥理论可相当成功地简便地判断许多共价型分子的几何构型。 该理论认为,在多原子共价型分子中,中心原子周围的配体(原子、离子或原子团)的相对几何位置,决定于中心原子的

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一个分子的中心原子究竟采取哪种类型的轨道杂化,直接可以预测整个分子的空间构型。 杂化轨道理论成功地解释了部分共价分子杂化与空间构型关系,但是,仅用杂化轨道理论预测有时是难以确定的。

1940年美国的Sidgwick NV等人相继提出了价层电子对互斥理论(valence shell electron pair repulsion theory),简 称VSEPR法,该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。

 该理论认为,一个共价分子或离子中,中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的几何构型,主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布,以使彼此间的排斥能最小。

所谓价层电子对,指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在,增加了电子对间的排斥力,影响了分子中的键角,会改变分子构型的基本类型。根据此理论,只要知道分子或离子中的中心原子上的价层电子对数,就能比较容易而准确地判断 ABn 型共价分子或离子的空间构型。 

价层电子对理论预测分子空间构型步骤为:

1.确定中心原子中价层电子对数 

中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和除以2, 即为中心原子的价层电子对数。 

 规定:

 (1)作为配体,卤素原子和H 原子提供1个电子,氧族元素的原子不提供电子;

 (2)作为中心原子,卤素原子按提供7个电子计算,氧族元素的原子按提供6个电子计算;

 (3)对于复杂离子,在计算价层电子对数时,还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数;

 (4)计算电子对数时,若剩余1个电子,亦当作 1对电子处理。

  (5) 双键、叁键等多重键作为1对电子看待。

 2.判断分子的空间构型

根据中心原子的价层电子对数,从表中找出相应的价层电子对构型后,再根据价层电子对中的孤对电子数,确定电子对的排布方式和分子的空间构型。

电子对数和空间构型

电子对数

电子对空间排布

孤电子对数

分子类型

分子形状(分子空间构型)

实例

    2

直线

0

  AB2

直线

BeCl2

    3

平面三角形

0

  AB3

平面三角形

BF3

1

 .  .

:AB2

V型

SnCl2

    4

正四面体

0

  AB4

正四面体

CH4

1

:AB3

三角锥

NH3

2

.  .

:AB2

V型

H2O

    5

三角双锥

0

  AB5

三角双锥

PCl5

1

AB4

变形四面体

TeCl4

2

 .  .

:AB3

T型

ClF3

3

  .  .

AB2

 .   .

直线

I3

    6

正八面体

0

AB6

正八面体

SF6

1

:AB5

四方锥

IF5

2

 .  .

:AB4

平面正方形

ICl4



实例分析: 试判断PCl5离子的空间构型。

解:P离子的正电荷数为5,中心原子P有5个价电子,Cl原子各提供1个电子,所以P原子的价层电子对数为(5+5)/2 = 5,其排布方式为三角双锥。因价层电子对中无孤对电子,所以PCl5为三角双锥构型。  

实例分析:试判断H2O分子的空间构型。

解 :O是H2O分子的中心原子,它有 6个价电子,与O化合的2个H原子各提供1个电子,所以O原子价层电子对数为(6+2)/2 = 4,其排布方式为 四面体,因价层电子对中有2对孤对电子,所以H2O分子的空间构型为V形。

实例分析:判断HCHO分子和HCN分子的空间构型                                           

解:分子中有1个C=O双键,看作1对成键电子,2个C-H单键为2对成键电子,C原子的价层电子对数为3,且无孤对电子,所以HCHO分子的空间构型为平面三角形。

HCN分子的结构式为H—C≡N∶,含有1个C≡N叁键,看作1对成键电子,1个C­H单键为1对成键电子,故C原子的价层电子对数为2,且无孤对电子,所以HCN分子的空间构型为直线。

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