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title: 价层电子对互斥模型
description: "介绍价层电子对互斥模型（VSEPR）的原理、价层电子对数的计算方法，以及如何预测分子的立体构型。"
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- 价层电子对互斥模型（**V**alence **S**hell **E**lectron **P**air **R**epulsion , **$\text{VSEPR}$** ）可以用来预测分子的立体模型

- 理论认为，分子的空间构型是中心原子周围的「价层电子对」相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的 **$\sigma$ 键电子对** 和 **中心原子上的孤电子对**，由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离，**排斥力最小**

- 多重键只计其中的 $\sigma$ 键电子对，**不计 $\pi$ 键电子对**

## 判断分子中中心原子上的价层电子对数

### 情况一 题目给定分子式

$$
(中心原子)价层电子对数 = 孤电子对数+ \sigma 键个数(即成键电子对数)\\
孤电子对数 =\frac{1}{2}(a-xb)=\frac{1}{2}(中心原子的价电子数\pm离子电荷数-配原子为了稳定需要的电荷数\times配原子个数)
$$

> $a$ :中心原子的价电子数（阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数）；
>
> $x$ :配原子个数(与中心原子结合的原子数)；
>
> $b$(配原子为了稳定需要的电荷数) ：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数之和
>
> 例如：氢为 $1$，其他原子为 “$8$ 减去该原子的价电子数”，如氧和氧族元素中的 $\ce{S、Se}$ 等均为 $2$，卤族元素均为 $1$；等等 ）

|   分子或离子    | 中心原子 |   $a$   | $x$ | $b$ |         孤电子对数          | 价层电子对数 |          说明           | $\text{VSEPR}$ 模型 |
| :-------------: | :------: | :-----: | :-: | :-: | :-------------------------: | ------------ | :---------------------: | :-----------------: |
|   $\ce{SO_2}$   | $\ce{S}$ |   $6$   | $2$ | $2$ | $\frac{1}{2}(6-2\times2)=1$ | $2+1=3$      | $2 \sigma + 1 孤电子对$ |     平面三角形      |
|   $\ce{NH+4}$   | $\ce{N}$ | $5-1=4$ | $4$ | $1$ | $\frac{1}{2}(4-4\times1)=0$ | $4+0=4$      | $4 \sigma + 0 孤电子对$ |     正四面体形      |
| $\ce{CO^{2-}3}$ | $\ce{C}$ | $4+2=6$ | $3$ | $0$ | $\frac{1}{2}(6-3\times2)=1$ | $3+0=3$      | $3 \sigma + 0 孤电子对$ |     平面三角形      |

> 注意：价层电子对数 $\neq \dfrac{\texttt{价电子数} }{2}$
>
> 价电子数：对于主族元素而言，最外层电子就是价电子；稀有气体没有价电子数。 对于副族元素而言，除了最外层电子外，次外层的 $d$ 电子也是价电子
>
> 价层电子对数： 成键电子对数 和 孤电子对数 的和

### 情况二 题目给定结构式

看最外层电子数可以形成几个共价键（包含 $\sigma$ 键和 $\pi$ 键），剩余的电子数/2，即为孤电子对数。如果是阳离子（或阴离子），则最外层电子数减去（或加上）其电荷的绝对值

> 1. [ 2020 全国卷 Ⅲ ] $\ce{B3H^{3-}6}$ 的结构为：
>
> ![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/1.1.svg){style="height:100px;"}
>
> $\ce{B}$ 原子最外层有 3 个电子，有 3 个电子形成共价键，无孤电子对，因此 $\ce{B}$ 原子的杂化轨道类型为：**$sp^2$**
>
> 2. ![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/1.2.svg) 中的 $\ce{N}$ 最外层有 5 个电子，由 3 个电子形成共价键，因此，还剩下 2 个电子未形成共价键，因此， $\ce{N}$ 原子含一个孤电子对，杂化轨道类型为：**$sp^3$**

## $\text{VSEPR}$ 模型与分子空间结构

分子立体构型为实际构型，不包含孤电子对；$\text{VSEPR}$ 模型包含孤电子对

| 分子        | 价层电子对数 | $σ$ 键电子对数 | 孤电子对数 | $\text{VSEPR}$ 模型 | 分子立体构型 |
| ----------- | ------------ | -------------- | ---------- | ------------------- | ------------ |
| $\ce{CO_2}$ | $2$          | $2$            | $0$        | 直线形              | 直线形       |
| $\ce{BF_3}$ | $3$          | $3$            | $0$        | 平面三角形          | 平面三角形   |
| $\ce{SO_2}$ | $3$          | $2$            | $1$        | 平面三角形          | $V$ 形       |
| $\ce{CH_4}$ | $4$          | $4$            | $0$        | 正四面体形          | 正四面体形   |
| $\ce{NH_3}$ | $4$          | $3$            | $1$        | 四面体              | 三角锥       |
| $\ce{H_2O}$ | $4$          | $2$            | $2$        | 四面体              | $V$ 形       |

> 电子间排斥力大小：孤电阻对 $-$ 孤电阻对 $>$ 孤电阻对 $-$ 成键电子对 $>$ 成键电子对 $-$ 成键电子对