使用这个简单的分子几何图表来找出你的分子的形状

关键要点

• vsepr（价壳电子对排斥理论）用于根据孤立电子对尽可能排斥彼此来预测分子几何形状
• 他们根据成对的键合电子来命名分子的形状
• 基本形状由电子对的数量和键角决定

分类分子的方法有很多，通常的目的是准确地描述和预测化学和物理性质。这不仅有助于更深入地理解所涉及的化学，还有助于假设分子在特定反应条件下的行为。虽然分子的结构可能变得非常复杂，但幸运的是，有一种相当准确和简单的方法可以预测分子的几何形状 – 使用vsepr理论。我们将介绍vsepr理论的工作原理以及如何使用它，并为您提供一个简单的分子几何图表，您可以轻松使用该图表来确定分子的基本形状和键角。

vsepr是什么？

vsepr代表价壳电子对排斥，并且是预测分子几何形状最广泛使用的模型。该理论以电子排斥原理为基础，即电子对在三维空间中会自然而然地尽可能远离彼此。无论它们是键合电子（在相邻原子之间共享）还是孤对电子（未与任何原子键合且自由存在于空间中），这个原理都是正确的。通过将自己放置得尽可能远，可以降低分子的能量，并增加稳定性。然而，孤对电子往往会相互排斥得更大。通过计算分子中心原子周围的电子对数，我们可以以令人惊讶的准确性预测分子的几何形状。使用vsepr，我们可以计算键角并预测分子的反应以及它们的稳定性。

我们如何使用vsepr确定分子的几何形状？

使用vsepr涉及许多步骤，但大多数人认为它相当直观和系统化。确定分子的形状的一般过程如下：

• 首先，确定分子中的中心原子。这通常是价层最高的原子，即具有最多电子且与其他原子键合的原子。中心原子通常也是最电负的原子，意味着它更有可能与其他原子共享其电子。
• 接下来，计算中心原子的价电子数（外层壳中的电子数）。您可以通过在周期表上检查元素所在的组（组是列）来执行此操作。这将为您提供价电子的数量。
• 一旦您获得此数字，您需要为与中心原子键合的每个原子添加一个电子。
• 下一步是检查中心原子是否带电。如果是正电荷，则需要从您的数字中减去电子，如果是负电荷，则需要添加电子。
• 最后的计算是将此电子数除以2以获得电子对的数量。然后，您可以将此数字与图表进行比较，以确定分子的几何形状并了解键角的大致情况。

我们还可以通过立体数来识别几何体，立体数是指与中心原子结合的原子数。孤电子对通过中心原子与另一端无终端原子的键来表示。由于它们是三维表示，点线表示从平面正前方出来的键，楔形线表示从观察者远离的键。请务必考虑周围围绕中心原子的任何孤电子对以获得更准确的预测。

一个例子

周期表显示了所有已知元素及其原子序数。

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让我们用一个简单的例子来说明这个过程。以六氟化硫为例，或者sf6，我们可以看到硫是中心原子。这是因为它具有所有原子中最多的键合潜力。我们可以从它与氟原子共享的6个键中看出这一点。

使用周期表，我们可以知道硫在第6族，因此它有6个价电子。

中心的硫原子与6个氟原子结合。这给了我们6个额外的电子，总共12个。

这个分子是中性的，所以硫原子上没有电荷。这使得电子数保持不变。

最后，我们将该数字除以2以考虑电子对。这给我们一个最终的数字6，在硫原子周围没有孤电子对。与分子几何图表进行比较，我们可以看到sf6的基本形状可能是八面体。

使用这个图表来预测分子的可能构型。

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vsepr理论的局限性是什么？

虽然vsepr是确定分子几何的一种方便方法，并且在大多数情况下效果很好，但也有一些局限性：

• 我们不能准确预测过渡金属配合物的几何结构。这是因为这些化合物具有独特的电子结构。价电子在中心原子周围不均匀地局部化。此外，过渡金属的d轨道可以以不同的方式与配体相互作用。vsepr无法解释这一点。我们必须使用其他模型，如配位场理论和晶体场理论，来计算几何结构。
• vsepr模型不考虑化学键极性和强度。这两个因素都可以影响分子的真实形状。
• 由于vsepr忽略了分子振动，它可能不能以很高的准确度描述分子的行为。在这些情况下，我们通常使用轨道理论和计算化学来获得更完整的图像。

总结

总之，vsepr理论对于确定分子几何非常有用。在某些情况下，尤其是在过渡金属配合物中，它并不能给出完整的图像。但是通过考虑价电子，结合原子和中心原子上的电荷，我们通常可以迅速获得预期几何的想法。该理论的核心原理是键合电子和孤对电子以一种相当可预测的方式相互排斥。使用我们简单的分子几何图表，您可以确定分子的形状。此外，您可以了解到中心原子周围的键合角度。

摘要表

分子几何	立体位数	成键原子
线性	2	2
三角平面	3	3
四面体	4	4
三角双锥	5	5
八面体	6	6

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