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第二章 分子結構與性質
第二節 分子的空間結構
第二課時 價層電子對互斥(VSEPR models)模型
C
H
H
H
H
··
··
··
··
空間結構：正四面體形 鍵角：109°28′
為什么甲烷分子的空間結構是正四面體形而不是正方形？
任務 制作氣球模型
“氣球空間互斥”類比“電子對互斥”
同為三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空間構型卻不同
思考與討論
CO2是直線型，而H2O是“V”型。
觀察思考
同為四原子分子，CH2O與 NH3 分子的空間結構也不同，什么原因？
電子對數
電子對互斥
氣球空間互斥
空間結構
2
3
4
直線形
平面三角形
正四面體形
化學式 電子式 分子的空間結構模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成鍵電子對
孤電子對
孤電子對：未用于形成共價鍵的電子對
結論：由于中心原子的孤電子對占有一定空間，對其他成鍵電子對存在排斥力，影響其分子的空間結構。
分子的空間結構除了和中心原子與結合原子間的電子對有關，還和中心原子的孤電子對有關。
3.價層電子對互斥模型
(1)理論要點
分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。分子中的價層電子對包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。
對ABn型的分子或離子，中心原子A價層電子對（包括成鍵σ鍵電子對和未成鍵的孤對電子對）之間由于存在排斥力，將使分子的幾何構型總是采取電子對相互排斥最小的那種構型，以使彼此之間斥力最小，分子體系能量最低,最穩定。
σ鍵電子對和孤對電子對
排斥力最小
分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果
分子中的價層電子對包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對
價層電子對
相互排斥
彼此遠離
能量最低、最穩定
思考討論
計算價層電子對數
利用價層電子對互斥理論，可以對分子或離子的結構做出比較精確的預測。但前提是，要算出分子的中心原子的價層電子對的個數。
3、中心原子價層電子對的確定方法
價層電子對== σ鍵電子對 + 中心原子上的孤電子對
(1)σ鍵電子對可從分子式來確定。ABn型分子，A為中心原子，B為周圍與A用共價鍵結合的原子。n為結合的數量，也等于A與B之間結合的σ鍵個數，即σ鍵電子對的數量。即σ鍵電子對數=中心原子結合的原子數。
例如：H2O中O的σ鍵電子對數是2；NH3 中的σ鍵電子對數是3。
多重鍵只計其中的σ鍵電子對，不計π鍵電子對
σ鍵電子對數 ＝ 結合原子數
計算價層電子對數
方法一：根據電子式直接確定
計算中心原子上的孤電子對數
其中：a為中心原子的價電子數, 對主族元素，a=最外層電子數；對于陽離子，a=價電子數-離子電荷數；對于陰離子，a=價電子數+|離子電荷數|。
x為與中心原子結合的原子數；
b為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，H為1，其他原子＝ 8－該原子的價電子數。如：O為2、N為3
(2)中心原子上的孤電子對數 =
—
2
1
(a – xb)
方法一：根據電子式直接確定
CH4
×(4-4×1)＝0
NH3
×(5-3×1)＝1
H2O
×(6-2×1)＝2
方法二：公式計算中心原子上的孤電子對數＝ (a xb)
2
1
2
1
2
1
2
1
計算中心原子上的孤電子對數
(2)中心原子價層電子對數的計算
①σ鍵的電子對可由化學式確定。
②a表示中心原子的價電子數。
x表示與中心原子結合的原子數。
b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數,氫為 1 ,
其他原子=8-該原子的價電子數。
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對數
H2O O
SO2 S
NH4+ N
CO32- C
6
1
5-1=4
0
4+2=6
0
2
2
4
1
3
2
孤電子對的計算
6
2
2
1
= （a-xb)
a: 對于原子：為中心原子的最外層電子數
x 為與中心原子結合的原子數
b 為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數
計算價層電子對數=中心原子的σ鍵電子對數+孤電子對數
代表物 中心原子結合的原子數 σ鍵 電子對數 孤電子對數 價層電子對數
H2O
NH3
CH4
2
3
4
2
2
4
3
1
4
4
0
4
—
2
1
(a – xb)
思考討論
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤電子對，中心原子上的孤對電子也要占據中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對互相排斥。再討論空間構型時應略去孤電子對，才是該分子的實際空間構型。
例如：CH4、NH3、H2O
中心原子都是4對價層電子對，它們相互排斥，VSEPR模型都是四面體，但CH4孤電子對為0，正四面體NH3孤電子對為1，三角錐形H2O孤電子對為2，V形
價層電子對數
含孤電子對VSEPR模型
略去孤電子對數
價層電子對互斥理論
分子或離子的空間結構
【小結】VSEPR模型預測分子空間結構的步驟
分子或離子 孤電子對數 價層電子對數 VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名稱 分子或離子的空間結構 分子或離子的空間結構名稱
CO2 0
SO2 1
CO 0
NH 0
2-
3
+
4
0+2＝2
1+2＝3
0+3＝3
0+4＝4
直線形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面體形
直線形
V形
平面
三角形
正四
面體形
確定
孤電子對數
確定價層
電子對數
VSEPR
理想模型
分子的
空間結構
1.電子式
2.計算 (a-xb)
價層電子對數＝
成鍵電子對數＋孤電子對數
價層電子對數 VSEPR
理想模型
2 直線形
3 平面三角形
4 正四面體形
略去
孤電子對
2
1
【微思考】根據價層電子對互斥模型得到的VSEPR模型,就是分子的實際空間結構嗎
提示 不完全是。VSEPR模型是按分子中價層電子對數進行判斷的,但是有些分子中的部分價層電子對未形成化學鍵(孤電子對),而分子的空間結構是忽略孤電子對后的形狀。
價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規律：
孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。
隨著孤電子對數目的增多，孤電子對與成鍵電子對之間的斥力增大，鍵角減小。
價層電子對互斥模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子
素養脈絡
課堂練習
1. 下列分子或離子中含有孤電子對的是（ ）
A. NH4+
B. CH4
C. SiH4
D. PH3
D
課堂練習
2. 下列物質的空間結構與NH3相同的是（ ）
A. H3O+
B. CH4
C. H2O
D. CO2
A
本 課 結 束
再見！

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