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1.7 : VSEPR理论

价层电子对排斥理论(VSEPR 理论)使我们能够通过检查路易斯结构中的键对和孤电子对的数量来预测中心原子周围的分子结构。 VSEPR 模型假设中心原子价电子层中的电子对将通过尽可能增大它们之间的距离来最小化排斥力,从而选择一种排列方式。中心原子价层中的电子或形成主要位于键合原子之间的键对,或形成孤对。

在分子中,两个电子密度区域位于中心原子的相对两侧,呈线性排列以最大限度地减少排斥力。 类似地,三个电子基团排列成三角平面几何形状,四个电子基团形成四面体,五个电子基团优选三角双锥几何形状,而六个电子基团呈现八面体取向。

值得注意的是,中心原子周围的电子对几何形状并不总是与其分子结构相同。 电子对几何结构描述了分子中所有电子区域的位置,无论是键对还是孤对电子。 而分子结构描述的是分子中原子的位置,而不是电子。 因此,只有当中心原子周围没有孤电子对时,电子对几何形状才与分子结构相同。

孤对电子占据空间比键合电子更大,这是因为孤对电子只与一个原子核结合,而键合电子基团由两个原子核共享。 因此,孤对-孤对之间的排斥力大于孤对-键合对之间的排斥力,后者又大于键合对-键合对之间的排斥力。

根据VSEPR理论,线性、三角平面、四面体和八面体电子对几何形状中的末端原子位置是等效的,因此任何位置都可以由单个孤对占据。 然而,在三角双锥几何形状中,两个轴向位置不同于三个赤道位置。 此处,由于 120° 键角,赤道位置具有更多可用空间,并且是较大孤对电子的首选位置。 类似地,当两个孤电子对和四个键对围绕中心原子以八面体排列时,两个孤电子对相距 180°,从而形成方形平面分子结构。

本文改编自Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6 Molecular Structure and Polarity

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VSEPR TheoryValence Shell Electron pair Repulsion TheoryMolecular StructureCentral AtomLewis StructureElectron PairsBonding PairsLone PairsElectron DensityLinear ArrangementTrigonal Planar GeometryTetrahedronTrigonal Bipyramidal GeometryOctahedral ArrangementElectron pair GeometryMolecular Structure

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