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首頁有機反應工具箱VSEPR 圖表 | 價層電子對斥力理論

VSEPR 圖表 | 價層電子對斥力理論

什麼是 VSEPR 理論?

價層電子對排斥 (VSEPR) 理論是一種根據分子或離子中原子間的價層電子鍵對數量來預測 3-D 分子幾何的模型。此模型假設電子對會自行排列以減少彼此的排斥效應。換句話說,電子對之間的距離越遠越好。

VSEPR 形狀

VSEPR模型對於預測和可視化分子結構非常有用。這些結構有:直線型、三方平面型、有角型、四面型、三方金字塔型、三方雙金字塔型、分散型(搖擺型)、T 型、八面型、正方金字塔型、正方平面型和五方雙金字塔型。

VSEPR 結構採用三維幾何形狀的名稱,例如三方雙金字塔型。在 VSEPR 模型下,三叉雙金字塔分子(例如五氯化磷或 PCl5)有一個中心磷原子和五個價層電子對,看起來就像兩個(雙)連接的三角基金字塔,其中每個原子都是一個三角形面的頂點或角落。

vsepr 圖表

VSEPR 圖表下載

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使用 VSEPR 圖表來確定形狀和鍵角

要使用 VSEPR 圖表,首先要確定配位數或電子對數。

  • 如果中心原子帶有正電荷,則減去一個電子;如果中心原子帶有負電荷,則加上一個電子。
  • 最後,按照配位數和原子數目在圖表上查找您的分子。

    或者,您可以計算孤電子對,圖表上也有標示:PCl5

    一旦您知道 PCl5 有五個電子對,您就可以在 VSEPR 圖表上將其識別為具有三叉雙金字塔分子幾何形狀的分子。它的鍵角是 90 ° 和 120 °,其中赤道-赤道鍵彼此相距 120 °,而所有其他角度都是 90 °。

    更多 VSEPR 實例

    VSEPR 圖表上顯示的其他一些實例是六氟化硫 SF6,它的六個電子對使其具有 90 ° 角的八面體幾何形狀,以及 CO2,它具有兩個電子對和線性幾何形狀。

    VSEPR代表什麼?

    VSEPR是valence shell electron pair repulsion(價殼電子對排斥)的縮寫。這個模型是由 Nevil Sidgwick 和 Herbert Powell 在 1940 年提出的。之後,Ronald Gillespie 和 Ronald Nyholm 將這個模型發展成他們在 1957 年發表的理論;他們被認為是 VSEPR 理論的開發者。從 1963 年至今,這種方法通常被稱為 VSEPR。

    什麼是 VSEPR 理論假設?

    Gillespie 將 VSEPR 理論規則概括為:

    1. 非結合域比單鍵域更大;它們比單鍵域更分散,在價殼中佔有更多空間。

    2. 在中心原子的價殼中,單鍵域的大小會隨著配體電負度的增加而減少。

    3. 儘管將雙鍵和三鍵分別視為由一個σ鍵或兩個π鍵或兩個或三個彎曲的單鍵組成通常比較方便,但在電子對域模型中,將雙鍵視為一個兩個電子對域,而將三鍵視為一個三個電子對域會比較簡單,其中的個別電子對並沒有區別。1

    VSEPR 常被解釋為八個較簡單的定理:

    1. 分子形狀可由存在的電子對數量決定。
    2. 電子對傾向於互相排斥。
    3. 電子對會自行排列,以盡量減少它們之間的排斥力。
    4. 假設價層或最外層的電子殼是球形的。
    5. 多個鍵會被視為單個電子對,而成鍵的電子對則被視為單個電子對。
    6. 單對電子的斥力最大,而鍵對電子的斥力最小。
    7. 孤對電子之間的斥力最大,鍵對電子之間的斥力最小:鍵對 - 鍵對 <;孤對 - 鍵對 <;孤對 - 孤對。

    分子幾何定義

    分子幾何是一種根據最外層(或價層)電子殼中的鍵電子對之間發生的斥力來確定分子形狀的方法。研究分子幾何對獲得 Lewis 結構以外的資訊非常有用。

    VSEPR 是一種分子幾何模型,有助於預測分子的一般形狀,但不提供鍵的長度或類型的相關資訊。VSEPR 理論對於中心原子是過渡金屬,因此原子質量較高,可以抵銷或減弱成鍵價電子的拉力的分子並不有效。

    電子幾何 vs 分子幾何

    VSEPR 模型是確定分子幾何的一種方法。確定化合物形狀的更先進方法是電子幾何。這兩種方法都取決於電子的資訊,但電子幾何模型會將所有電子都計算在內。

    您也可以將電子幾何視為觀察圍繞原子的電子的方式,而分子幾何則視為觀察圍繞中心原子的原子排列的方式,以此區分兩者。

    使用 VSEPR 進行分子建模

    我們為初學者和專業人士提供化學資源。我們的 Cochranes orbitals for Unit™ 分子模型 顯示了未成對電子對分子結構的影響,而我們的Cochranes orbitals for Unit™ 分子模型可讓您建構各種類型的分子。我們也販售多種 MolyMod 的 Molyorbital™ 套件和分子模型套件。

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    參考資料

    1.
    Gillespie RJ. 1992. Electron densities and the VSEPR model of molecular geometry. Can. J. Chem.. 70(3):742-750. https://doi.org/10.1139/v92-099
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