运用价层电子对互斥理论判断分子构型

闫象全

一、价层电子对互斥理论要点

由价层电子对互斥理论可以归纳得到以下的四个要点：

1.分子或离子的空间构型决定了中心原子周围的价层电子数。

2.价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的斥力最小。

3.通常采取对称结构，分子的构型总是采取电子对排斥力平衡的形式。

4.ABn型分子的几何构型取决于中心原子A的价层中电子对的排斥作用。

二、推断分子或离子空间构型的步骤

1.确定中心原子中价层电子对数

（1）中心原子价层电子对总数和对数

①中心原子价层电子总数等于中心原子A的价电子数加上配体在成键过程中提供的电子数，如CCl4：4+1×4=8

②氧族元素的原子作中心原子时，价电子数为6，如H2O、H2S；作配体时，提供电子数为0，如在CO2中O提供的是0个电子。

③处理离子体系时，要加减离子价。如：PO3-4：5+0×4+3=8；NH+4：5+1×4-1=8。

④总数除以2，即可得电子对数：总数为奇数时，对数进1。例如：总数为9，对数为5。

⑤中心原子价层电子对数计算公式：

价层电子对数=（中心原子价电子数+配位原子提供的电子数-离子电荷代数值）/2

如PO3-4：磷原子的价层电子对数=[5+0-（-3）]/2=4；NH3：氮原子价层电子对数=（5+1×3）/2=4。

（2）根据中心原子价层电子对数，找到相应电子对的排布，这种排布方式可使电子对之间的斥力最小（见表1）。

三角形 四面体 三角双锥 八面体（3）分子的构型取决于中心原子的价层电子对数目及电子对的构型。

（4）配位原子按相应的几何构型排布在中心原子周围，每1对电子连接1个配位原子，剩下未结合的电子便是孤对电子，孤对电子的位置会影响分子的空间构型。

孤对电子与成键电子对比较的原则是：孤对-孤对的排斥力>>孤对-成键电子对的排斥力>成键-成键电子对的排斥力。在包括有多重键的分子中，多重键作单键处理，多重键对成键电子对的排斥力大小次序为：三键>双键>单键。

（5）中心原子相同时，配体电负性越大，键角越小。如，键角：NF3

配位原子相同时，中心原子的电负性越小，键角越小。如，NH3>PH3；H2O>H2S。

2.判断分子的空间构型

根据中心原子的价层电子对数，找出相应的价层电子对构型，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。电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。

（1）若在ABn分子中，配体数和电子对数相一致，即中心原子无孤对电子时，则分子构型和电子对构型一致。其一般规律见表2。

CH4、SiH4、NH+4（2）当配体数少于中心原子价层电子对数时，一部分电子对成为成键电子对，另一部分电子成为孤对电子，确定出孤对电子的位置，分子构型才能确定。如，中心原子的价层电子对数是4，则价层电子对排布构型为四面体形，但如果有孤对电子时，一对孤对电子占据一个顶点，每个配位原子占据一个顶点，从而会形成不同的分子构型。如H2O和NH3中的中心原子的价层电子对数相同，都是4个，但由于H2O中有两个顶点是孤对电子占据，所以形成的分子构型是“V”形，而NH3中的中心原子只有一对孤对电子，即只有一个顶点是孤对电子占据，所以形成的分子构型是三角锥形。

三、典例精讲，融会贯通

例1下列物质的分子的几何构型为正四面体的是 （ ）。

A.CH4 B.PH3 C.H2O D.CO2

解析根据中心原子价层电子对数及孤对电子对数的换算方法，将四种分子中的中心原子的价层电子对数等比较见表3。

构型CH440四面体形正四面体形PH341四面体形三角锥形H2O42四面体形V形CO220直线形直线形答案：A

例2利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何构型（价层电子总数、电子对数、电子对构型和分子构型）：AlCl3、H2S、SO2-3、NH+4、NO-2、IF3。

解析根据价层电子对互斥理论中的电子数的计算方法计算出价层电子数、电子对数、从而得到相应的电子对构型，再根据中心原子的电子对和孤对电子对数的关系得到相应的分子的空间构型，具体表4。

体形V形T字形总之，分子构型是中学化学中必须掌握，也是高考必考的知识点，运用价层电子对互斥理论进行分子构型判断是比较简捷的方法，掌握其判断依据，进行适当的变式训练，就可以达到熟练运用的目的。（收稿日期：2015-10-15）