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2.2.2 價電子對互斥理論和等電子原理
學習目標定位
1、理解價電子對互斥理論和等電子原理，能根據有關理論、原理判斷簡單分子或離子的空間構型。
一、價電子對互斥理論
1. 觀點：
(1)分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對(bp)和孤對電子對(lp)由于相互排斥作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠離。
(2)兩個原子間的成鍵電子不論是單鍵還是多重鍵，都看作一個空間取向，孤對電子對也看作一個空間取向。
先分析分子中的中心原子的價電子對存在幾個空間取向，再讓這幾個空間取向盡量彼此遠離，就可以推測出分子的空間結構。
一、價電子對互斥理論
1. 觀點：
(3)當中心原子的價電子全部參與成鍵時，為使價電子斥力最小，就要求盡可能采取對稱結構。
成鍵電子對之間斥力由大到小順序：叁鍵—叁鍵＞叁鍵—雙鍵＞雙鍵—雙鍵＞雙鍵—單鍵＞單鍵—單鍵。
ABn 范例 空間構型
n＝2 CO2、BeCl2
n＝3 CH2O、BF3
n＝4 CH4、CCl4
n＝5 PCl5
n＝6 SF6
直線形
平面三角形
正四面體形
三角雙錐形
正八面體形
一、價電子對互斥理論
1. 觀點：
(4)當中心原子的價電子部分參與成鍵時，未參與成鍵的孤電子對與成鍵電子對之間及孤電子對之間、成鍵電子對之間都存在斥力，且大小不同，從而影響分子的空間構型。
含孤電子對的斥力由大到小順序：lp—lp＞lp—bp＞bp—bp。( P50 )
① H2O 為 AB2 型分子，氧原子上的兩對孤電子對參與互相排斥，所以 H2O 分子的空間構型為 V 形而不是直線形。
② NH3 為 AB3 型分子，氮原子上有一對孤電子對參與互相排斥，故 NH3 的空間構型不能為平面三角形。
③ 電子對之間的夾角越大，相互之間的斥力越小。
2. 常見分子的價電子對互斥模型和空間構型
σ鍵成鍵電子對數 孤電子對數 價電子對數目 電子對的排列方式 價電子對空間構型 分子或離子的空間構型 實例 雜化類型
2
3
2
4
3
2
0
0
1
0
1
2
2
3
4
直線形
三角形
四面體形
直線形
平面三角形
V形
四面體形
三角錐形
V形
BeCl2、CO2
BF3、BCl3
PbCl2
CH4、CCl4
NH3
H2O
sp2
sp
sp2
sp3
sp3
sp3
meiyangyang8602
價電子對互斥理論
雜化軌道理論可以解釋分子的空間結構
但對未知分子的空間結構如何預測性？
1940年，希吉維克和坡維爾在總結實驗事實的基礎上提出了一種簡單的理論模型，用以預測簡單分子或離子的立體結構。
這種理論模型后經吉列斯比和尼霍爾姆在20世紀50年代加以發展，定名為價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR。
一、價電子對互斥理論
3. ABm 型分子中心原子價電子對數目的計算方法
方法一：
(1)
(2)σ 鍵數 = 中心原子結合的配位原子數
(3)價電子對數 = σ 鍵數 + 孤對電子數
配位原子的未成對電子數確定方法：與中心原子結合的原子稱為配位原子，氫原子為1，其他原子＝8－該原子的最外層電子數。
一、價電子對互斥理論
3. ABm 型分子中心原子價電子對數目的計算方法
方法二：
(1)
(2)σ 鍵數 = 中心原子結合的配位原子數
(3)孤對電子數 = 價電子對數－ σ 鍵數
在計算中心原子的價電子對數時應注意如下規定
注意事項
(1)作為配位原子，鹵素原子和 H 原子均提供 1 個電子，氧族元素的原子不提供電子。
(2)作為中心原子，鹵素原子按提供 7 個電子計算，氧族元素的原子按提供 6 個電子計算。
(3)對于復雜離子，在計算價電子對數時，還應加上負離子的電荷數或減去正離子的電荷數。如 PO43－ 中 P 原子價電子數應加上 3，而 NH4+ 中 N 原子的價電子數應減去 1。
(4)計算電子對數時，若剩余 1 個電子，即出現奇數電子，也把這個單電子當作 1 對電子處理。
(5)雙鍵、叁鍵等多重鍵作為 1 對電子看待。
判斷正誤
(1)孤電子對的空間排斥力大于σ鍵電子對的排斥力(　　)
(2)價電子對就是σ鍵電子對(　　)
(3)VSEPR模型和分子的空間結構一定是一致的(　　)
(4)SO2與CO2分子的組成相似，故它們的空間結構相同(　　)
(5)價電子對數等于雜化軌道數(　　)
×
√
×
×
√
應用體驗
1.(1)利用VSEPR理論推斷分子或離子的空間結構。 ；CS2 ；AlBr3(共價分子) 。
(2)按要求寫出第2周期非金屬元素構成的中性分子的化學式。
平面三角形分子： ，三角錐形分子： ，四面體形分子： 。
正四面體形
直線形
平面三角形
BF3
NF3
CF4
應用體驗
2.分析下列微粒中心原子的雜化軌道類型和空間結構：
sp2
平面三角形
sp3
sp3
sp3
sp3
sp2
sp2
三角錐形
正四面體形
正四面體形
角形
平面三角形
角形
跟蹤強化
1、利用價電子對互斥理論推測下列分子或離子的空間構型。
(1) H2Se______________；(2) OF2______________；
(3) BCl3______________；(4) PCl3______________；
(5) SiCl4______________；(6) SO2______________；
V 形
V 形
平面三角形
三角錐形
正四面體形
V 形
跟蹤強化
2、根據價電子對互斥理論及原子的雜化軌道理論判斷，NF3 分子的空間構型和中心原子的雜化方式為(　　)
A．直線形、sp1 雜化
B．平面三角形、sp2 雜化
C．三角錐形、sp2 雜化
D．三角錐形、sp3 雜化
D
二、等電子原理
1. 觀點：
(1)等電子原理是指化學通式相同（原子總數相同）、價電子總數相等的分子或離子具有相同的空間構型和化學鍵類型等結構特征，它們的許多性質(主要是物理性質)是相近的。
(2)滿足等電子原理的分子或離子互稱為等電子體。
二、等電子原理
2. 舉例
分子 N2 CO
結構 原子數 2 2
電子數 14 14
價電子數 10 10
空間構型 直線形 直線形
性質 沸點/℃ －195.81 －191.49
熔點/℃ －210.00 －205.05
液體密度/g·cm－3 0.796 0.793
二、等電子原理
4. 書寫等電子體的方法
(1)同主族替換法
同主族元素最外層電子數相等，故可將粒子中一個或幾個原子換成同主族元素原子，如O3與SO2、CO2與CS2互為等電子體。
(2)左右移位法
①將粒子中的兩個原子換成原子序數分別增加n和減少 n (n＝1，2等) 的原子，如N2與 CO、N3－ 和CNO－ 互為等電子體。
②將粒子中的一個或幾個原子換成原子序數增加(或減少)n的元素帶n個單位電荷的陽離子(或陰離子)，如 C22－與 NO＋、N2O 和 N3－ 互為等電子體。
二、等電子原理
4. 書寫等電子體的方法
(3)疊加法
互為等電子體的微粒分別再增加一個相同的原子或同主族元素的原子，如N2O與CO2互為等電子體。
等電子體的價電子總數相同，而不是電子總數相同。
二、等電子原理
3. 常見的等電子體
類型 實例 空間構型
雙原子10價電子
三原子16價電子
三原子18價電子
四原子24價電子
四原子26價電子
五個原子8價電子
五個原子32價電子 N2、CO、CN－、C22－
CO2、CS2、N2O、N3－、SCN－、BeCl2
NO2－、O3、SO2
NO3－、CO32－、SiO23－、BF3、SO3
NF3、PCl3、NCl3、SO32－
CH4、NH4＋、SiH4
SiF4、CCl4、BF4－、SO42－、PO43－
直線形
直線形
V形
平面三角形
三角錐形
正四面體形
跟蹤強化
4.回答下列問題：
(1)用價電子對互斥理論推測下列分子或離子的空間結構：
① ；②BBr3 ；③CHCl3 ；
④SiF4 ；⑤ 。
角形
平面三角形
四面體形
正四面體形
平面三角形
跟蹤強化
2、等電子體的結構相似、物理性質相似，下列各對粒子中，空間結構相似的是
(　　)
A．SO2 與 O3 B．CO2 與 NO2
C．CS2 與 NO2 D．PCl3 與 BF3
A
跟蹤強化
3、關于CO2與CS2的下列說法正確的是(　　)
A．它們互為等電子體
B．CO2 為直線形，CS2 為 V 形
C．它們分子中的化學鍵類型不同
D．CS2 比 CO2 穩定
A
4.若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥模型，判斷下列說法中正確的是( C )
A.若n＝2，則分子的空間結構為V形
B.若n＝3，則分子的空間結構為三角錐形
C.若n＝4，則分子的空間結構為正四面體形
D.以上說法都不正確
跟蹤強化
跟蹤強化
5.有X、Y兩種活性反應中間體微粒，均含有1個碳原子和3個氫原子，其
球棍模型如圖所示： ， 。下列說法錯誤的是( C )
A.X的組成為CH3+ B.Y的組成為CH3-
C.X的價層電子對數為4 D.Y中鍵角小于120°

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