1.7
价层电子对互斥理论(VSEPR)认为,参与单键、双键或孤对电子的电子基团之间相互排斥,并倾向于彼此保持尽可能远的距离。
分子的几何构型由中心原子周围各种电子基团的排列方式决定。
有五种基本的分子形状:两个成键电子对对应线形,三个对应平面三角形,四个对应四面体形,五个对应三角双锥形,六个对应八面体形。
在预测分子几何构型时,需记住孤对电子与孤对电子之间的排斥作用强于孤对电子与成键电子对之间的排斥作用,而后者又强于成键电子对与成键电子对之间的排斥作用。
考虑甲烷、氨和水的路易斯结构。在每种分子中,中心原子周围都有四个电子基团。
在甲烷中,四个成键电子对呈四面体排列,理想的 H–C–H 键角为 109.5°。
在氨分子中,氮原子有三个成键电子对和一个孤对电子。
孤对电子占据的空间比成键电子对更大。这是因为孤对电子仅受一个原子核的束缚,而成键电子组则由两个原子核共享。
H–N–H 键角小于甲烷中观察到的预期四面体角 109.5°。这种键角的压缩归因于孤对电子对相邻成键电子基团施加的排斥力。
电子对的排列方式称为电子对几何构型。分子几何构型描述的是原子的排列方式,与电子对几何构型不同。氨分子的电子对几何构型为四面体,而其分子形状为三角锥形。
一个水分子在中心原子周围也有四个电子基团。其电子对几何构型同样为四面体,包含两个成键电子基团和两个孤对电子。
两对孤对电子产生的更大排斥力进一步压缩了水分子中的H–O–H键角。该键角远小于理想的四面体键角,因此分子几何构型呈弯曲形。
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