时间：2022-03-01 05:13:52
人教课标版高中化学选修3——《物质结构与性质》中介绍了用价层电子对互斥理论（简称VSEPR理论）预测AXn型分子的立体构型的方法。该方法的要点是：（1）确定中心原子A的价层电子对数；（2）由VSEPR模型确定分子（或离子）的立体构型。
VSEPR理论因为方法简单而得到普遍应用。但是按上述方法确定价层电子对数感觉还是有些麻烦，现介绍一种确定价层电子对数的简便方法。
中心原子（A）的价层电子数=中心原子（A）的价电子数+配位原子（X）提供的电子数。价层电子对数=价层电子数×。每个配位原子（X）提供的电子数等于该化合物中X的化合价的绝对值。若为离子，则结果应减去或加上该离子失去或得到的电子数；若配位原子为氧族元素原子，则认为其不提供电子给中心原子。
举例如下：分别求H2O、BeCl2、NO2、NH4+、SO42-的空间构型。
解析：对于H2O，中心原子O最外层6个电子加上2个H原子提供的2个电子，故价层电子数为8，价层电子对数为4。VSEPR模型为四面体，但O原子只与两个H原子成键，说明四面体四个顶点中两个顶点为H原子占据，另两个顶点为未参与成键的孤对电子占据，故H2O分子立体构型为V形。
对于BeCl2，Be原子最外层2个电子、2个Cl原子提供2个电子，价电子数共4个，共2对，故立体构型为直线形。
NO2分子中，N原子最外层5个电子，认为O原子不提供电子，故中心原子价层电子对数为2.5进为3，VSEPR模型为平面三角形，但N原子只结合两个O原子，两个O原子占据三角形两个顶点，故另一顶点为孤对电子占据，N原子处于三角形中心，故NO2立体构型为V形。
对于NH4+，N原子最外层5个电子，4个H原子提供4个电子，又失去一个电子，故价层电子对数为×（5+4-1）=4，立体构型为正四面体。
SO42-类似可得：S最外层6个电子，O原子不提供电子，又得到2个电子，故价层电子对数为×（6+2）=4，立体构型为正四面体。
该方法与课本所述方法比较，省去了孤对电子的计算，因而能快速地确定分子的立体构型。但是对于中心原子以双键或三键与配位原子成键的，有时候按此方法得出的结论是错误的，这是因为，当中心原子以双键或三键与配位原子成键时，从空间结构上看，原子之间有无π键并不影响其空间构型。但在计算时，是把其中的π键电子对当作σ键电子对数计算的，因此结论错误。按VSEPR理论，价层电子对数是孤对电子数与σ键电子对数之和，故若能准确写出物质的电子式或结构式，即可准确判断出其立体构型。
如求HCN、NH3、HCHO的立体构型。
解析：分别写出HCN、NH3、HCHO的电子式，结构式如下：
电子式：
结构式：
不论是看结构式还是电子式，都可发现：
在HCN中，中心原子C分别与H、N形成σ键，故有两个σ键，因为C原子最外层4个电子中，有2个与N原子形成了2个π键，故没有孤对电子，故按照价层电子对互斥理论，价层电子对数为2，立体构型为直线形。
在NH3分子中，N原子提供3个电子分别与3个N原子形成3个σ键，N原子外层5个电子，还有2个电子未参与成键，为孤对电子，故σ电子对数为3，孤电子对数为1，VSEPR模型为四面体，空间构型为三角锥形。
对于甲醛HCHO，中心原子C原子最外层4个电子，提供2个电子与O原子形成双键，另2个电子分别与2个H原子形成σ键，故σ电子对数3，孤对电子为0，立体构型为平面三角形。
我们知道，CH4立体构型为正四面体，CCl4分子可看作CH4中4个H原子被Cl原子取代的产物，故立体构型也为正四面体，类似的，CHCl3、CH2Cl2等立体构型为四面体。由此可知，一种分子若能看作另一分子中某些原子被同价态（绝对值相等）的原子取代的产物，则两分子立体构型相同。如，HClO分子与H2O、H2S分子立体构型都为V形，CS2与CO2立体构型都为直线形，BCl3与BF3都为平面三角形，SiCl4与CF4都为正四面体等。
还可以依据等电子原理确定某些分子（或离子）的空间构型。等电子原理的内容是：原子总数相等，价电子总数也相等的微粒（称为等电子体）结构相似，物质性质具有相似性。
根据等电子原理，两种互为等电子体的微粒其立体构型相同。因此，一种分子（或离子）的立体构型可通过求其等电子体的立体构型获得。如，NO2和CO2为电子体，O3与SO2为等电子体，H3O+与NH3为等电子体，故可知NO2立体构型为直线形，O3为V形，H3O+为三角锥形，等等。
对于不属于AXn型的比较复杂的分子，有些可以通过把分子分割为AXn型来判断，如H2O2分子，结构式H—O—O—H，可分别看作两个HO2结构叠加两成。根据前述判断方法，H2O立体构型为V形，有两个孤电子对，故从空间孤对电子斥力最小的要求看，H2O2最稳定结构应为N形，两个H原子处于不同平面；而对于C2H2分子而言，其立体构型可看作两个H—CC结构的组合而H—CC结构应为直线形，故H—CC-H为直线形结构。
（作者单位 陕西省商洛市商州区中学）