分子的空间结构（二）
从 VSEPR 到杂化轨道，掌握分子三维形状、键角与孤对电子的影响
按 空格/→ 演示下一步
全部页面点击任意一页，跳回舞台从这页播放
分子的空间结构（二）
从 VSEPR 到杂化轨道，掌握分子三维形状、键角与孤对电子的影响
分子空间结构类型
上回 VSEPR 理论说电子对像互不相让的乘客，会尽量散开。本页把这套『挤』的规则落到具体形状上——看中心原子的电子对数怎么决定那几种经典空间结构。
电子对像互不相让的气球🎈，抓得越多越挤，孤对气球还把成键气球压得更扁
直线形分子结构
CO₂ 是大气中含量排第三的气体，也是让碳酸饮料冒泡的家伙。它只有三个原子——一个碳、两个氧——却出奇地「端正」：三个原子严格排在一条直线上。今天我们就拆解这种最规整的空间结构。
三个原子像刻度一样钉在直线上，不能弯也不能偏
V形（角形）分子结构
上一页讲过直线形：三原子共线、键角 180°。可若中心原子上还有未成键的孤对电子，它们会把键角挤小，分子就弯成 V 形——水分子（H₂O）就是典型例子。
孤对电子像一股往中间推的力，把 180° 的键角收成约 104°
平面三角形分子结构
上页V形是中心原子带孤对、把键角压扁的结果。如果把孤对拿掉、再补上一根σ键，三对电子为了互斥到最远，自动等分成120°，整个分子被推成一个平面——这就是平面三角形。
三人等距落座、彼此120°对称，对应三个配位原子绕中心原子均匀排布
三角锥形分子结构
平面三角形那页，中心原子周围3个σ键、无孤对，键角120°。现在让中心原子多带一对孤对电子——平面就立起来了。
顶点是中心原子，三条腿是三个σ键；撑起伞面的是看不见的孤对电子对
正四面体形分子结构
上一页的 NH₃ 中心原子上还有一对孤对电子，它把三个键往下压，键角变成 107°。如果把那对孤对电子也换成成键电子——中心原子周围正好 4 对成键电子——会发生什么？
气球互斥会自发张开到彼此距离最大的位置，正好形成四面体——109.5° 是「排斥最弱」的几何答案
分子结构与稳定性
分子结构与稳定性：定义、要点与典型应用
价层电子对互斥模型
上几页我们看到了各种分子形状——直线、V形、三角锥形、四面体形。它们看上去各有不同，但背后其实共用一套几何规则，这就是价层电子对互斥模型（VSEPR）。
气球在固定点会自然张开到最大间距，对应电子对的空间排布
价层电子对
价层电子对：定义、要点与典型应用
σ键电子对数
上页谈了价层电子对的总数，但「电子对」其实还能再拆。这页只切一块：σ 键电子对——只数 σ 键，不数 π 键，也不数孤对。
杆数决定帐篷骨架形状；孤对就像挂在杆上的沙袋，把帐篷压变形
孤电子对
孤电子对：定义、要点与典型应用
孤电子对数的计算公式
上一页我们知道了什么是孤电子对，可中心原子上到底有几个孤对呢？只要三个数就能套进公式——这页就教你把『没人配对的电子』数清楚。
总额a分给x人每人xb元，剩的钱必须凑成对——每对就是1个孤对
参数a（价电子数）
上一页我们用公式算孤电子对数时，那个字母 a 你大概只是带过。它有明确含义：中心原子在成键前一共能动用多少颗价电子。a 弄透，VSEPR 的根基才算稳。
σ 键每条花掉中心原子 1 块，孤对每对存下 2 块，加起来正好等于口袋原本的总数
本节要点
- ✓价层电子对总数定骨架，扣去孤对才得分子几何
- ✓斥力顺序：孤对-孤对>孤对-键对>键对-键对
- ✓孤对数递增键角系统压缩：109.5°→107°→104.5°
- ✓孤对还影响键长键能及极性，是反应活性之源
- ✓VSEPR不适用所有体系：含d轨道过渡金属与离域π键需另议
课后思考
先独立思考，再对照参考答案——重点不是对错，而是思路。
参考答案因为中心原子周围的价层电子对会因静电排斥而尽量远离，由此推出稳定的空间排布。核心思想是「电子对之间的相互排斥」。
参考答案关键在中心原子的孤对数：C的孤对为0，2对σ键→直线；O有2对孤对加2对σ键共4对→四面体分布，去掉孤对后呈V形。
参考答案含d轨道或明显π键离域的分子，如部分过渡金属配合物或NO₂等，VSEPR的预测可能与实验结构不符。