[科普中国]-分子空间构型

分子的空间构型是指分子中各种基团或原子在空间分布的几何形状。分子中的原子不是杂乱无章地堆积在一起，而是按照一定规律结合的整体，使分子在空间呈现出一定的几何形状(即空间构型)。如果确定了某分子内化学键的键长和键角数据，那么这个分子的几何构型就确立了。1

杂化轨道与分子构型sp杂化进行sp杂化时，每个杂化轨道由1/2(ns)轨道和1/2(np)轨道组合而成，两个杂化轨道之间的夹角为180°。因此由sp杂化轨道构成的分子具有直线形的构型。1

sp2杂化同一个原子内的ns轨道与两个np轨道杂化，形成三个等同的sp2杂化轨道，并分别与自旋相反的电子结合，形成三个σ键，其相互间夹角为120°。因此经sp2杂化而形成的分子具有平面三角形的构型。1

sp3杂化2s轨道与2p轨道实行sp3杂化后，已经成对的两个电子占据一个杂化轨道，三个未成对电子则各占一个杂化轨道，再按电子配对法共与三个电子自旋相反的氢原子形成三个共价键，因此分子呈三角锥构型。1

价层电子对互斥理论1940年美国的Sidgwick N．V．等人相继提出了价层电子对互斥理论，简称VSEPR法，该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。该理论认为，一个共价分子或离子中，中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的几何构型，主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布。以使彼此间的排斥能最小。所谓价层电子对，指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在，增加了电子对间的排斥力，影响了分子中的键角。会改变分子构型的基本类型。2

预测分子空间构型步骤价层电子对理论(VSEPR theory)预测分子空间构型步骤如下：

1、确定中心原子的价层电子对数

中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和减去离子所带电荷数除以2即为中心原子的价层电子对数。

价电子对数 = 1/2(中心原子的价电子数 + 配位原子提供的σ电子数 - 离子电荷代数值)

确定中心原子价层电子对数时，遵循如下规定：

A．作为配体，卤素原子和H原子提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子。

B．作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算。

C．对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。

D．计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作1对电子处理。

E．双键、叁键等多重键作为1对电子看待。1

2、判断分子的空间构型

根据中心原子的价层电子对数，从右表中找出相应的价层电子对构型后，再根据价层电子对中的孤对电子数，确定电子对的排布方式和分子的空间构型。2

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学