价层电子互斥模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion,简称VSEPR)是一种用来预测分子中中心原子周围配体的空间排列方式的分子几何模型。其核心思想是,价层电子对在空间中会尽可能远离彼此来减少斥力,从而达到最低能量的稳定结构。价层电子对的排斥作用会影响分子的形状。
分子的空间结构可以通过以下几步来确定:
下面用价层电子互斥模型解释给定分子的空间结构:
H3O+:氧原子周围有三个氢原子和一个孤对电子,共有四对价层电子。这些电子对互相排斥形成一个三角锥结构。
NH3:氮原子周围有三个氢原子和一个孤对电子,也有四对价层电子。然而,由于孤对电子的存在,分子呈现一个三角锥结构,但氮原子与三个氢原子形成的平面被孤对电子推挤而稍微弯曲。
SO2:硫原子周围有两个氧原子,没有孤对电子。每个氧原子与硫原子形成一对键合电子,所以一共有三对价层电子。这些电子对互相排斥形成一个平面三角形结构。
SO42-:硫原子周围有四个氧原子,并且硫原子有一个孤对电子。四对价层电子互相排斥形成一个正四面体结构,每个氧原子和硫原子之间的键角大约为109.5度。
通过价层电子互斥理论,我们可以预测分子的大体形状,但需要注意的是,这个模型并不考虑电子之间的实际动态变化以及分子内部其他可能的相互作用。