價電子層互斥理論計算公式（花5分鐘3步徹底搞懂）

2023-09-21 18:59:51 1

高中化學選修二物質結構中出現【價層電子對互斥理論】，表述得甚為複雜，繞來繞去，孩子們犯糊塗。原文如下：

高中化學選修二中價層電子對互斥理論

問題一：如何確立中心原子？

問題二：孤對電子數的計算需要這麼複雜的方法嗎？

問題三：如何快速掌握【價層電子對互斥理論】？

理論基礎

一種簡單、粗暴的解釋、預判分子結構的理論，什麼原子軌道、分子軌道的概念統統不需要。分子或原子團的幾何構型主要決定於中心原子的價電子層中電子對的互相排斥作用，總是採取相互排斥作用最小的那種結構。電子對數為2時，180°斥力最小；電子對數為3時，120°斥力最小；電子對數為4時，109°28'斥力最小，具體如下圖。

價層電子對數與幾何構型的關係

實際預判

第一步：確定中心原子，在分子中形成的σ鍵數目大於2的原子，如H2O中的O有2個σ鍵；NH3中的N原子有3個σ鍵；硫酸根離子根離子中S有4個σ鍵；C2H6中的兩個C都是中心原子，分別進行討論，C1為中心原子時，C2作為配位原子，反之，C2為中心原子時，C1作為配位原子。與中心原子直接成σ鍵的叫配位原子。

第二步：計算價層電子對數，中心原子和各配位原子貢獻的價層電子總和除以2（陰離子或陽離子應加或減相應電荷代數值），為價層電子對數。中心原子為主族元素時，價電子數跟族數有關。當滷族元素作中心原子時，價電子數為7；氧族元素作中心原子時，價電子數為6。當氫和滷素作配體原子時，貢獻價電子數為1；氧和硫作配體原子時。提供價電子數為0，被戲稱為摳門S和摳門O。

計算價層電子對數的規則

實例1：BeCl2，中心原子Be，價層電子對數=1/2（2 2*1）=2，直線型

實例2：磷酸根離子PO43-，中心原子P，價層電子對數=1/2（5 0 3）=4，正四面體

實例3：二氯化碘離子ICl2-，中心原子I，價層電子對數=1/2（7 2 1）=5，三角雙錐？

答案：不是。為什麼呢？請看：

第三步，計算孤對電子數，當價層電子對數等於配體個數時，電子構型與分子構型一致；當價層電子對數大於配體個數時，一定存在孤對電子數。實例3中，價層電子數為5，配體數為2，很顯然，有3對孤對電子。因此，電子構型與分子構型不一致。實例3中，電子構型依然為三角雙錐，而分子構型則取決於孤對電子有幾對，和孤電子對分別擺放到什麼位置。依據孤對電子-孤對電子>孤對電子-成鍵電子>成鍵電子-成鍵電子原則，可計算出，當價層電子對數為2、3、4時，孤對電子擺放位置怎麼著都行；當價層電子對數為5，6時，孤對電子擺放位置有幾種可能的選擇方案。根據最小排斥原理，當價層電子對數為5時，孤對電子優先在「腰」上；當價層電子對數為6時，孤對電子優先在「軸」上。實例3中，有3對孤對電子，優先在「腰」上，因此ICl2-分子構型為直線型。