价层电子互斥理论(VSEPR)
价层电子对互斥理论
三角 BF3、 SO3 形 SnBr2、 V形 PbCl2
价层 电子 对数 目
价层电 σ 键 孤电 电子对 分子的 子对的 电子 子对 的排列 空间构 实例 空间构 方式 型 对数 数 型
4 4 四面体 形 3 2
0 1 2
四面体 CH4、 CCl4 形
三角锥 NH3、 PCl3 形 V形 H2O
4+2=6 6-1=5
3 3
2 1
1、对阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷 数，其它不变。 2、对阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷 数，其它不变。
四、分子空间构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，在得到价层 电子对数之后可得到VSEPR模型，然后我们略去VSEPR模型 中中心原子上的孤对电子，便可得到分子的立体构型。
NH3
CH4
a
孤对电子对数
x b 中心原子 上的孤电 子对数
分子 中心 或离 原子 子 H2O CO2
O
C N C
6
4 5 4
2
2 3 4
1
2 1 1
2
0 1 0
NH3
CH4
CO32-
H30+ 的孤对电子对数求法？
分子或 中心 离子 原子 CO32H30+ C O
a
x
b
中心原子 上的孤电 子对数 0 1
这样已知价层电子对的数目，就可以确定VSEPR模型。
三、价层电子对的确定方法
注：1、σ键电子对数可由分子式确定，例如：H2O 为2 NH3 为3 2、中心原子的孤对电子 =1/2（a-xb） a为中心原子的价电子数 x为与中心原子结合的原子数 b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
价层电子对互斥模型(VSEPR)
价层电子对互斥模型(VSEPR)VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion Model，键轨电子对互斥模型）是一种用于确定分子空间结构的理论模型，可以用来解释分子形状的变化上。
这个理论建立在假设上：由于电子互斥，任何共价键同类原子的极性的键轨上的电子对表现出一种“疏密”状态，使得它们尽可能远地排列在一起以最小化吸引力；而相邻的电子对宁愿排列在不同的基础上，并且它们尽可能多地屏蔽它们相互间的电荷吸引力。
VSEPR模型中，最外层的电子对（valence shell electron pair，即VSEPR）会有所不同，因此分子的形状也会有所不同。
VSEPR模型假定分子围绕中心原子分布，以便形成拗拗结构，从而得出分子的形状。
这种拗拗结构就像一只秤砣，它可以安置一定的负荷，使之得以保持一种拗拗状态，而不会被电荷的影响。
VSEPR模型根据不同的电子对排布数字，以及包含的官能团的形成分子形状的不同，分为四个基本的形状，它们是：平面形，三角锥形，正四面体形和正方体形。
VSEPR模型不仅可以用来确定分子的形状，还可以用来计算分子基态（Ground Electronic State）能量最低的构型。
VSEPR模型广泛应用于许多分析领域，如有机化学、分子物理学和生物化学等。
VSEPR模型还可以帮助计算化学反应的反应能等，这些变量是判断一个反应能否成功的重要依据。
VSEPR模型是一种理论模型，它简化了分子结构的研究，以简化许多大分子结构计算，包括和非值键以及多原子束结合键的结构。
VSEPR模型可以帮助科学家准确地计算出大型分子结构的起因以及判断反应成功率，是一个很重要的分析工具。
价层电子对互斥理论
7.3.3 价层电子对互斥理论（VSEPR）1940年由西奇维克（N.V.Sidgwick）提出的价层电子对互斥理论，可以相当成功地简便地判断许多共价型分子的几何构型。
1．分子几何学分子的形状或分子内某个部位的形状（几何构型），对于化学反应致关重要，也与其物理性质密切相关。
知道分子的几何构型，就可以确定其对称类型，这对简化近似求解体系的波函数也很重要。
研究分子构型的学科叫分子几何学。
（1）几何构型与分子设计。
人接触路易氏毒气后，皮肤严重烧伤，肺和支气管迅速遭到损害，最终导致死亡。
原因是毒剂破坏了人体内含硫酶的生物活性。
英国人在可能遭到路易氏毒气袭击前就研制了一种具有特定结构和电子密度分布的解毒剂，它可以和砷形成稳定的配合物。
另外，失能剂的设计、催化剂的设计，以及在超分子中分子间的识别、自组装等都有分子几何构型匹配的问题。
（2）分子几何构型与气味。
有人将气味分成七种类型，即樟脑型、醚型、花香型、麝香型、薄荷型、辛辣型及腐臭型。
其它气味则是两种或几种气味的混合。
每种气味都与人的嗅觉系统中适当形状的神经末梢的感受器相适应。
例如六氯乙烷和环辛烷组成不同，但分子形状相似，都能与一个半球形感受器相匹配，因而都有樟脑型气味。
（3）分子几何构型与对称性。
甲烷是气体，易燃；而四氯化碳是液态，阻燃。
但是由于它们具有相同的四面体构型（相同的对称性），因此它们都是非极性分子，都没有旋光性等。
互为镜像的对应异构体往往也具有不同的性质。
如四嘧唑（驱虫灵）只有左旋的有药物作用，而右旋的没有。
农药、抗癌药物也有同样情况。
通过考察分子的成键过程后，不难发现分子的几何形状是与分子的电子结构相对应。
因此，尽管分子的几何形状千差万别，但都能从其内部的电子结构和分子中原子间相互作用找到根据。
价层电子对互斥理论就是讨论如何预测和研究分子的静态构型。
2．价层电子对互斥理论（1）价层电子对互斥理论的基本要点：价层电子对互斥理论认为，在一个多原子共价分子中，中心原子周围配置的原子或原子团（一般称之为配位体）的相对位置，主要决定于在中心电子的价电子层中电子对的互相排斥，它们（在保持与核一距离的情况下）趋向于尽可能的远离，使斥力最小，分子最稳定。
价电子和杂化类型
杂化轨道的数目可以判断中心原子轨道杂化类型
4
4
0
2个 SP1
3个 SP2
3个 SP3
03成键电子对数=σ键个数=和中心原子成键原子数
4
4
4
04 孤电子对数=1/2（中心原子的价电子数-和中心原子成键原子的单电子之和）
0
4
4
05 和中心原子成键原子的单电子之和=和中心原子成键原子的化合价绝对值之和
4
4
价电子对数计算 杂化类型判断
目录
CONTENTS
价电子互斥理论（VSEPR） 分子空间构型 价电子对和杂化类型的关系 中心院子杂化类型的判断
一、价层电子对互斥（VSEPR）理论
1、理论要点
（ Valence Shell Electron Pair Repulsion ）
共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的 价层电子对的数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远， 此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。
价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对 不包括成键的π电子对 ！
SP3杂化类型的价电子互斥模型 VSEPR模型
CH4 分子的SP3 杂化轨 道的价电子互斥模型
SP3杂 化轨道
原子核
SP3杂化形成了4和SP3杂化 轨道，根据价电子互斥理 论，将尽可能的远离、分 居核外空间，是核外电子 能量最低，最稳定，所以 形成了正四面体。
1
三角锥形
2
V形
化学 式
σ键 孤电子 个数 对数
价电子对 中心原 VSEPR
数
子杂化
类型
HCN SO2 NH2－ BF3 H3O+ CO2
价层电子对互斥模型(VSEPR)
02
03
指导新物质合成
基于价层电子对互斥模型，化学家可 以预测新物质的可能几何构型，从而 指导新物质的合成和性质研究。
对其他学科的启示
物理学
价层电子对互斥模型中的电子排斥作用与物理学中的电磁 相互作用有相似之处，为理解电磁现象提供了新的视角。
材料科学
将价层电子对互斥模型应用于材料科学，有助于理解不同材料 的电子结构和性质，为新型材料的研发提供理论支持。
些因素，以更准确地预测分子的空间构型和性质。
04 价层电子对互斥模型的应用
在化学反应中的作用
预测分子间的相互作用
价层电子对互斥模型可以用于预测分子 间的相互作用，如氢键、离子键和共价 键的形成，从而帮助理解化学反应的机 理。
VS
预测反应活性
通过分析分子中的价层电子对分布，可以 预测分子的反应活性，从而预测化学反应 的方向和速率。
概念
该模型认为，在分子中，价层电子对 会尽可能地相互远离，以减少相互排 斥的能量，从而形成稳定的分子构型 。
发展历程与重要性
发展历程
价层电子对互斥模型最初由美国化学 家罗伯特·马利肯和丹麦物理学家哈那 德·詹森在20世纪50年代提出。
重要性
该模型在化学领域中具有重要意义， 因为它提供了一种简便的方法来预测 分子的空间构型，有助于理解分子的 性质和行为。
与价键理论的关系
关系
价层电子对互斥模型和价键理论是相辅相成的理论体 系。
区别
价键理论主要关注电子的成键和反键轨道，而价层电 子对互斥模型则更侧重于预测分子的空间构型。
联系
在价键理论的基础上，价层电子对互斥模型可以进一 步揭示分子构型的奥秘。
价层电子对互斥模型的基本原
价电子对互斥理论
生物化学
03
价电子对互斥理论在生物化学中也有应用，如预测生物大分子
的结构和功能，以及药物与生物大分子的相互作用等。
02 价电子对互斥原理
原子轨道与价电子
原子轨道
描述电子在原子核外运动状态的函数，决定了电子的空间分布和 能量。
价电子
原子参与化学反应的电子，通常位于原子的最外层轨道上。
原子轨道与价电子的关系
当价电子对数目为3时，原子 采用sp2杂化方式，形成平面 三角形分子，如BF3、SO3等 。此外，某些具有孤对电子的 分子也会采用sp2杂化方式， 如H2O、NH3等。
当价电子对数目为4时，原子 采用sp3杂化方式，形成四面 体构型的分子，如CH4、SiH4 等。此外，具有孤对电子的分 子也可能采用sp3杂化方式， 但其几何构型会发生变化，如 NH3为三角锥形，H2O为V形 。
互斥原理与化学键合
互斥原理不仅适用于价电子对之间的排斥，也适用于化学键合过程中 的电子排布和键角预测。
能量最低原则
01
能量最低原则
分子在形成时趋向于达到能量最低的状态，因为这样的状态最稳定。
02
价电子对互斥与能量最低原则的关系
价电子对之间的互斥作用使得分子在形成时趋向于调整几何构型以降低
电子对之间的排斥能，从而达到能量最低的状态。
价电子对数目与键角关系
价电子对数目越多，键角越小。 当价电子对数目相同时，不同杂化类型的分子键角也有所不同。
实例分析
水分子（H2O）
中心原子氧原子有两对价电子对，根据价电子对互斥理论，这两对价电子对应该尽量远离彼此，形成 109.5°的键角。然而，由于氧原子上还有两对孤电子对，这些孤电子对也对键角产生了影响，使得水分子 的键角略小于109.5°，实际测量值为104.5°。
价层电子对互斥模型
价层电子对互斥模型英文:(valence-shell electron-pair repulsion model) (VSEPR)简称: VSEPR概念:VSEPR模型是将共用电子对与孤对电子的概念，与原子轨道的概念相结合，且电子斥力达到最小。
在这个模型中电子对相互排斥，成键电子与孤对电子距离越远越好。
VSEPR模型以最简单的方法形象化了化学变化，也很容易判断物质的空间构型。
简介在1940年，希吉维克（Sidgwick）和坡维尔（Powell）在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。
这种理论模型后经吉列斯比（R.J,Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）。
价层电子对互斥理论(英文VSEPR)，是一个用来预测单个共价分子形态的化学模型。
理论通过计算中心原子的价层电子数和配位数来预测分子的几何构型，并构建一个合理的路易斯结构式来表示分子中所有键和孤对电子的位置。
同时，也是一种较简便的判断共价分子几何形状的方法，该理论紧紧抓住中心原子价层电子对数目这一关键因素，运用分子的几何构型取决于价层电子对数目这一假设，成功的解释并推测了许多简单分子的几何形状．常见分子构型二氧化硫 4sp3杂化正四面体 0 正四面体甲烷 1 三角锥氨 2V字型水 5sp3d 三角双锥 0 三角双锥 PCl5 1 变形四面体(跷跷板型) TeCl4 2T字型 ClF3 3 直线型I3 6sp3d2 正八面体 0 正八面体六氟化硫 1 四方锥 IF5 2 平面四边形 ICl4 3T字型 4 直线型 7sp3d3五角双锥 0 五角双锥 IF7AXE方法价层电子对互斥理论常用AXE方法计算分子构型。
这种方法也叫ABE，其中A代表中心原子，X或B代表配位原子，E代表孤电子对。
第08课 价层电子对互斥模型(VSEPR)(原卷版)-2024-2025学年高二化学同步学与练(人教
第8课 价层电子对互斥模型（VSEPR ）一、价层电子对互斥模型1.应用：预测分子的 结构2.内容：价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互 的结果。
(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取 结构。
(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力 ，从而 分子的空间结构。
(3)电子对之间的夹角越 ，相互之间的斥力越 。
(4)成键电子对之间斥力由 到 的顺序：三键-三键 三键-双键 双键-双键 双键-单键 单键 -单键。
(5)含孤电子对的斥力由 到 的顺序：孤电子对-孤电子对 孤电子对-单键 单键-单键。
二、中心原子上的价层电子对数的计算方法1.方法I ：中心原子上的价层电子对数=σ键 +中心原子上的 (1)σ键电子对数的确定：由 确定(2)中心原子上的孤电子对数的确定：中心原子上的孤电子对数= 公式中各字母的含义：【特别说明】VSEPR 的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
多重键只计其中的σ键电子对，不计 。
2.方法II ：说明：（1）中心原子配位的原子总数是指与中心原子直接结合的 ，氧族元素原子作配位原子时， 计算配位原子个数。
（2）粒子的电荷数是离子所带电荷数，阳离子用“ ”，阴离子用“ ”。
（3）计算结果为中心原子的 ，根据中心原子的价层电子对数可以确定 。
（4）孤电子对数=价层电子对数-中心原子配位的原子 。
三、根据价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构1.判断方法 （1）方法I根据上述方法I 计算出 对数和中心原子上的 对数，在确定了 对数和中心原子上的 对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：对数+ 对数= 对数−−−−−−→−价层电子对相互排斥 模型−−−−→−略去孤电子对分子的 结构 以CO 2、NH 4+、NF 3为例：①CO 2：中心C 原子的价电子为4，配位原子为氧原子，配位原子数为2，即有2对σ键电子对数，中心C 原子上的孤电子对数=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C 原子无孤电子对，VSEPR 模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR 模型为 形，则CO 2的实际构型为 形。
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价层电子互斥理论
价键理论和杂化轨道理论比较成功地说明了共价键的方向性和解释了一些分子的空间构型。
然而却不能预测某分子采取何种类型杂化，分子具体呈现什么形状。
例如，H2O、CO2都是AB2型分子，H2O分子的键角为104°45´，而CO2分子是直线型。
又如NH3和BF3同为AB3型，前者为三角锥形，后者为平面三角形。
为了解决这一问题，1940年英国化学家西奇威克（Sidgwick）和鲍威尔(Powell)提出价层电子对互斥理论（Valence-shell electrion-pair repulsion）简称VSEPR理论。
后经吉莱斯(Gillespie)和尼霍姆(Nyholm)于1957年发展为较简单的又能比较准确地判断分子几何构型的近代学说。
【VSEPR理论基本要点】
1、分子的立体构型取决于中心原子的价电子对的数目。
价电子对包括价层轨道电子对和孤对电子对。
2、价电子对之间存在斥力，斥力来源于两个方面，一是各电子对间的静电斥力，而是电子对中自旋方向相同的电子间产生的斥力。
为减小价电子对间的排斥力，电子对间应尽量相互远离。
若按能量最低原理排布在球面上，其分布方式为：当电子对数目为2时，呈直线形；价电子对数目为3时，呈平面三角形；价电子对数目为4时，呈正四面体形；价电子对数目为5时，呈三角双锥形；价电子对数目为6时，呈八面体形等等。
如图7-22所示，抹去想象的球面，所得图形就是价电子对的几何构型。
3、键对由于受两个原子核的吸引，电子云比较集中在键轴的位置，而孤对电子不受这种限制。
显得比较肥大。
由于孤对电子肥大，对相邻电子对的排斥作用较大。
不同价电子对间的排斥作用顺序为：
孤对－孤对> 孤对－键对> 键对－键对
另外，电子对间的斥力还与其夹角有关，斥力大小顺序是90 °> 120°> 180°
4、键对只包括形成σ键的电子对，不包括形成π键的电子对，即分子中的多重键皆按单键处理。
π键虽然不改变分子的基本构型，但对键角有一定影响，一般是单键间的键角小，单－双键间及双－双键间键角较大。
【判断分子的几何构型】
根据VSEPR理论，会按以下步骤判断分子或复杂离子的几何构型。
1、确定中心原子价层电子数。
它可由下式计算得到：价层电子对数＝（中心原子价电子数+ 配位原子提供电子数- 离子代数值）/2
式中配位原子提供电子数的计算方法是：氢和卤素原子均提供1个价电子；氧和硫原子提供电子为零。
因为氧和硫价电子数为6，它与中心原子成键时，往往从中心原子接受2个电子而达到稳定的八隅体结构。
2、根据中心原子的价电子对数，找出电子对间斥力最小的电子排布方式。
见图7-22，或从表7-4找出相应的电子对排布。
表7-4 静电斥力最小的电子对排布
3、把配位原子按相应的几何构型排布在中心原子周围，每一对电子连接一个配位原子，剩下的未与配位原子结合的电子对便是孤对电子。
含有孤电子对的分子几何构型不同于价电子的排布，孤电子对所处的位置不同，分子空间构型也不同，但孤电子对总是处于斥力最小的位置，除去孤电子对占据的位置后，便是分子的几何构型。
以IF2-为例，用上述步骤预测其空间构型。
（1）中心原子I的价电子数为7，2个配位原子F各提供1个电子。
（2）查7-4表知，5对电子是以三角双锥方式排布。
（3）因配位原子F只有2个，所以5对电子中，只有2对为成键电子对，3对为孤对电子。
由此可得如图7-23的三种可能情况，选择结构中电子对斥力最小，即夹角最大的那一种结构，则测定就是IF2-的稳定构型，得到IF2-分子为直线型结构的正确结论。
[图7-23（a）]
用上述方法可确定大多数主族元素的化合物分子和复杂离子的构型，现将常见分子构型归纳为表7-5
表7-5 分子构型小结
Example
★★——当分子中有π键时，π键应排在相当
于孤对电子的位置！
★★——键的极性和中心原子的电负性会使键角改变
？？？判断OF2 分子的基本形状。
写出路易斯结构式, 并读出中心原子周围价电子对的总数:
——中心原子价层有4 对电子。
4 对价电子的理想排布方式为正四面体, 但
考虑到其中包括两个孤对, 所以分子的实际几何形
状为角形, 相当于AB2E2型分子。
？？判断XeF4分子的基本形状
中心原子Xe 的价电子数为8，F 原子的未成对电子数为1。
可以算得中心原子价电子对的总数和孤对数分别为:
(价层电子对总数) = 4＋(8－4)/2 = 6
(孤电子对的数目) = (8－4)/2 = 2
中心原子价层有6 对电子。
理想排布方式为正八面
体, 但考虑到其中包括两个孤对, 所以分子的实际几何
形状为平面四方形, 相当于AB4E2型分子。