1、13 价层电子对互斥模型的应用判断分子或离子的空间构型价电子对互斥模型认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的空间构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的 电子对和未成键的孤对电子。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。这样也就决定了分子的空间结构。因此利用价电子对互斥模型可以预测简单分子或离子的空间结构。利用价电子对互斥模型推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下：1确定中心原子 A 价层电子对数目中心原子 A 的价电子数与配位体 X 提供共用的电子数之和的一半，就是中心原子 A 价层电子
2、对的数目。例如 BF3分子，B 原子有 3 个价电子，三个 F 原子各提供一个电子，共 6个电子，所以 B 原子价层电子对数为 3。如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如 PO 中 P 原子的价层电子数应加上 3，而 NH 中 N 原子的价层电子数34 4则应减去 1。2确定价层电子对的几何构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：价层电子对数目 价层电子对构型2 直线形3 三角形4 四面体5 三角双锥6 八面体这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间构型。3分子空间构型的确定价层电子对
3、有成键电子对和孤对电子之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤对电子数。根据成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子空间构型。判断分子空间构型时应注意：(1)如果在价层电子对中出现孤对电子时，价层电子对空间构型还与下列斥力顺序有关：孤对孤对孤对键对键对键对。因此，价层电子对空间构型为正三角形和正四面体时，孤对电子的存在会改变键对电子的分布空间。(2)对于分子中有双键、叁键等多重键时，使用价电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括 电子。2实例分析：判断 HCHO 分子和 HCN 分子的空
4、间构型。HCHO 分子中有 1 个 CO 双键，看作 1 对成键电子，2 个 CH 单键为 2 对成键电子，C原子的价层电子对数为 3，且无孤对电子，所以 HCHO 分子的空间构型为平面三角形。HCN 分子的结构式为 HCN，含有 1 个 CN 叁键，看作 1 对成键电子，1 个 CH 单键为 1 对成键电子，故 C 原子的价层电子对数为 2，且无孤对电子，所以 HCN 分子的空间构型为直线形。【典例 6】 价电子对互斥理论可用于预测简单分子的空间构型。其要点可以概括为.用 AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A 为中心原子，X 为与中心原子相结合的原子，E 为中心原子最外层未参与成键的
5、电子对(称为孤对电子)，( n m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；.分子的空间构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为.孤对电子之间的斥力孤对电子与共用电子对之间的斥力共用电子对之间的斥力；.双键与双键之间的斥力双键与单键之间的斥力单键与单键之间的斥力；.X 原子得电子能力越弱，AX 形成的共用电子对之间的斥力越强。请仔细阅读上述材料，回答下列问题：(1)根据要点可以画出 AXnEm的价电子对互斥模型，请填写下表：n m 2价电子对互斥模型 正四面体形价层电子对之间的理想键角 1
6、09.5(2)请用价电子对互斥模型解释 CO2为直线形分子的原因：_。(3)H2O 分子的空间构型为_，请你预测水分子中HOH 的大小范围并解释原因：_。(4)SO2Cl2和 SO2F2都属 AX4E0型分子，S= =O 之间以双键结合，SCl、SF 之间以单键结合。请你预测 SO2Cl2和 SO2F2分子的空间构型：_，SO 2Cl2分子中ClSCl_(选填“”或“”)SO 2F2分子中FSF。(5)用价电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间构型：分子或离子 SnCl2 XeF4 SF6 PF2Cl3 CCl4 ClO 4空间构型解析 价电子对互斥模型的判断方法：在分子中当 n m2 且不存
7、在孤对电子时为直线形分子，存在孤对电子时为 V 形结构；当 n m3 时，如果没有孤对电子时为平面三角3形，如果有孤对电子时为 V 形；当 n m4 时，如果没有孤对电子时为正四面体形，如果有一对孤对电子时为三角锥形，如果有两对孤对电子时为 V 形。所以水分子中 n m2，且有两对孤对电子，所以是 V 形结构，又由于孤对电子的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于 109.5。再如 SO2Cl2和 SO2F2中的硫原子是中心原子，此时 n m4 且没有孤对电子，所以它应为正四面体形，但由于原子种类不同，所以不是正四面体形，而是一般四面体。答案 (1)n m 2 4价电子对互斥模型 直线形 正四面体形价层电子对之间的理想键角 180 109.5(2)CO2属 AX2E0， n m2，故为直线形(3)V 形 水分子属 AX2E2， n m4，价电子对互斥模型为正四面体形，价层电子对之间的夹角均为 109.5，根据中的，应有HOH(5)分子或离子 SnCl2 XeF4 SF6 PF2Cl3 CCl4 ClO 4空间构型 V 形平面正方形正八面体形三角双锥体形正四面体形正四面体形
