
【化】 electron-pair repulsion theory
电子对互斥理论(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory,简称VSEPR理论)是用于预测分子三维空间构型的基础化学理论,其核心观点认为:分子中价层电子对(包括成键电子对和孤对电子)因同性电荷的相互排斥作用,会尽可能远离彼此,从而达到能量最低的稳定状态。
电子对类型与斥力关系
成键电子对(bonding pairs)和孤对电子(lone pairs)均会产生排斥力,但孤对电子因更靠近原子核且占据更大空间,其排斥强度顺序为:孤对-孤对 > 孤对-成键 > 成键-成键。例如,水分子(H₂O)中两对孤对电子导致键角压缩至104.5°,而非理想四面体结构的109.5°。
几何构型预测规则
通过计算中心原子的价层电子对数(包括σ键和孤对电子),可推导分子基本形状。例如,4对电子对应四面体(如CH₄),5对对应三角双锥(如PCl₅)。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在《化学术语纲要》中对此有标准化定义。
动态调整机制
当存在多重键或电负性差异时,电子云分布不均会导致构型微调。例如,CO₂分子中双键的电子云密度更高,使两个双键呈180°直线排列。
该理论通过量子力学原理与实验光谱数据的双重验证,成为现代化学教育中解释分子构型的核心工具之一。
电子对互斥理论(又称价层电子对互斥理论,简称VSEPR理论)是一种用于预测简单分子或离子几何构型的化学模型。其核心思想是:中心原子的价层电子对(包括成键电子对和孤对电子)因相互排斥作用,会尽可能远离,以达到能量最低的稳定状态。
电子对排斥顺序
孤对电子-孤对电子排斥 > 孤对电子-成键电子对排斥 > 成键电子对-成键电子对排斥。
因此,孤对电子会占据更多空间,导致键角减小(例如H₂O的键角小于CH₄的109.5°)。
电子对数与几何构型
根据中心原子的价层电子对数,可预测分子基本构型:
实际分子构型的修正
孤对电子的存在会改变理想构型。例如:
如需进一步了解具体分子构型实例(如CO₂、SF₆等),可参考中的图示和键角数据。
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