
【化】 electron-pair repulsion theory
電子對互斥理論(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory,簡稱VSEPR理論)是用于預測分子三維空間構型的基礎化學理論,其核心觀點認為:分子中價層電子對(包括成鍵電子對和孤對電子)因同性電荷的相互排斥作用,會盡可能遠離彼此,從而達到能量最低的穩定狀态。
電子對類型與斥力關系
成鍵電子對(bonding pairs)和孤對電子(lone pairs)均會産生排斥力,但孤對電子因更靠近原子核且占據更大空間,其排斥強度順序為:孤對-孤對 > 孤對-成鍵 > 成鍵-成鍵。例如,水分子(H₂O)中兩對孤對電子導緻鍵角壓縮至104.5°,而非理想四面體結構的109.5°。
幾何構型預測規則
通過計算中心原子的價層電子對數(包括σ鍵和孤對電子),可推導分子基本形狀。例如,4對電子對應四面體(如CH₄),5對對應三角雙錐(如PCl₅)。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在《化學術語綱要》中對此有标準化定義。
動态調整機制
當存在多重鍵或電負性差異時,電子雲分布不均會導緻構型微調。例如,CO₂分子中雙鍵的電子雲密度更高,使兩個雙鍵呈180°直線排列。
該理論通過量子力學原理與實驗光譜數據的雙重驗證,成為現代化學教育中解釋分子構型的核心工具之一。
電子對互斥理論(又稱價層電子對互斥理論,簡稱VSEPR理論)是一種用于預測簡單分子或離子幾何構型的化學模型。其核心思想是:中心原子的價層電子對(包括成鍵電子對和孤對電子)因相互排斥作用,會盡可能遠離,以達到能量最低的穩定狀态。
電子對排斥順序
孤對電子-孤對電子排斥 > 孤對電子-成鍵電子對排斥 > 成鍵電子對-成鍵電子對排斥。
因此,孤對電子會占據更多空間,導緻鍵角減小(例如H₂O的鍵角小于CH₄的109.5°)。
電子對數與幾何構型
根據中心原子的價層電子對數,可預測分子基本構型:
實際分子構型的修正
孤對電子的存在會改變理想構型。例如:
如需進一步了解具體分子構型實例(如CO₂、SF₆等),可參考中的圖示和鍵角數據。
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