价层电子对互斥理论（VSEPR） 和孤对的影响

如果中心原子既有成键电子对又有孤对电子，预测分子几何结构 就需要更多的步骤。氨中的氮原子周围有四个电子基团，按正四面体排列：三个成键电子对 和一个孤对电子。孤对电子比成键电子对 占据更大的空间。这是因为一个孤对电子 仅与一个核结合，而一个成键电子基团 被两个核共享。H-N-H 键角比 在甲烷中观察到的预期正四面体角 109.5 度小。键角的这种压缩 归因于孤对电子 在相邻的成键电子基团上施加的 排斥力。电子对的排列 称为电子对几何结构。分子几何结构描述了原子的排列，并且不同于电子对几何结构。氨的电子对几何结构 为正四面体，而分子形状 为三角锥体。水分子在中心原子周围 也有四个电子基团。电子对几何结构也是 正四面体，有两个成键电子基团 和两个孤对电子。孤对电子-孤对电子之间的排斥力 大于孤对电子-成键电子对以及成键电子对-成键电子对之间 的排斥力。两个孤对电子施加的更大排斥力 进一步压缩了水分子中的 H-O-H 键角。它比理想的正四面体键角小得多，分子几何结构是弯曲的。通过观察甲烷、氨和水（都有四个电子基团）发现孤对电子对分子几何结构的影响 是显而易见的。随着孤对电子数目的增加，键角变小。在 VSEPR 理论中，终端原子的位置 在线性、平面三角形和正四面体 电子对几何结构中 都是等价的。一个孤对电子可以取代这些原子中的任何一个。然而，对于三角双锥电子对几何结构，有两种性质不同的位置，即轴向位置和赤道位置，可以用一个孤对电子来代替。轴向位置被 90 度键角包围，而赤道位置由于 键角为 120 度而有更多的可用空间。孤对电子更喜欢赤道位置。看看三个三角双锥电子对几何结构 的例子。四氟化硫有一个孤对电子，分子几何形状为跷跷板形。三氟化溴在赤道位置 有两个孤电子对，因此 其分子几何形状为 T 形。二氟化氙有三个孤电子对，它们都位于赤道位置，分子是线性的。当一个中心原子有六个电子基团时，电子对几何结构是正八面体，如五氟化溴。一个孤对电子可以占据任何位置，因为它们都是等价的。分子的几何形状是四方锥。当电子对几何结构为正八面体 且中心原子周围有两个孤对电子时，例如 四氟化氙，孤对电子 会占据正八面体的相对侧。分子几何形状为平面正方形，孤对电子-孤对电子排斥力最小。