vsepr模型计算公式 浅谈 “价层电子对互斥理论”在无机化学教育中的几点观点

赵建茹+徐梦姣

摘 要：价层电子对互斥理论是无机化学教育中一个重要知识点，在共价键理论的使用中有其必定的效果。本文就现在无机化学教育中“价层电子对互斥理论”的教育办法提出自己的见地，以引起授课教师对“价层电子对互斥理论”的注重，这对学生后期了解无机化合物的化学性质也会有所协助。

关键词：共价键理论 价层互斥理论 无机化学

化学键理论的首要方针之一不单是解说分子的结构，更重要的是要猜测分子的结构，假如能够精确地估测出分子的结构，关于了解分子的性质会有协助。但是，有些分子如O3、和NO2等，要“准而快”地断定它们的构型是有困难的。尽管杂化轨迹理论在解说和猜测分子的结构方面比较成功，但是一个分子终究采纳哪种类型的杂化轨迹有时也难于断定。而现在无机化学教材中简略介绍的价层互斥理论在断定简略无机分子的空间构型上是比较受欢迎的。但由于教育时数的紧缩，许多教师在无机化学授课中忽视了这一理论的介绍。笔者现就这一内容的教育办法谈几点自己的观念。

一、提出来参议的问题

现在无机化学教材中价层互斥规矩是针对VSEPR的基本思想和假定而建立起来的一种新的理论。许多无机教材中将这一理论作为选讲内容[1]，而许多教师则在授课过程中删讲。笔者以为，这一理论在判别分子构型上运用起来比较简洁，应该在教育过程中在课堂上介绍给学生。这一理论在使用过程中，怎么断定中心原子周围的价电子数确存在一些问题。例如关于HCN等含有重键的分子，如依照Powell和Sidgwick等人前期的观念[1]，其周围的电子对数欠好断定。由于假如将C定为中心原子，H和N作配位原子，它们总共可供给6个价电子，则HCN周围共有5对价电子，明显这将使问题杂乱化。为了处理这种窘境，现在教材中提出用“断定分子σ键骨架”的准则，以所含σ键的数目替代电子对数意图办法却获得了成功[2]。 从而使咱们关于预言含有重键分子的结构有了新途径，这也给价层互斥理论赋予了新内容。所以，教材中以“断定σ键作分子的骨架”为断定分子构型的准则是适宜的[3]，但有两处是需求提出来参议的。

一是过于着重“σ键为骨架”的效果，这是疏忽了分子周围价电子对互斥效果的本质，有时会得出过错的定论。例如关于NO2分子，其间只含有两个σ键，好像应当是直线型结构，但实际上NO2分子却是V型结构。另一个问题过于着重Lewis结构，但是咱们知道，由于Lewis结构过于着重八隅体模型，并且有许多例外状况。很简单把原本比较简洁的互斥理论反而变的杂乱化。由于像BF3和SF6等等并不契合Lewis结构。考虑到以上状况，笔者以为授课时不用要把写出Lewis结构当作先决条件，而应依照VSEPR规矩：电子对数意图断定不用于限制σ键数为意图的一种办法，把断定分子周围价层电子数的办法归并在一起。即：价层电子对数的计算办法为：

1.分子周围的价层电子数等于中心原子价电子数与配位原子所能供给的价电子数之和。

2.配位原子所能供给的價电子数：

A.氢和卤素各供给1个价电子；

B.氧族元素的原子能够以为不供给电子（作为中心原子时可供给6个价电子）

3.关于离子则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。例如：NO3-

离子的价层电子对数目是：1/2（5+0+1） = 3；NH4+离子的价层电子对数目是：1/2（5+4-1） = 4。

4.假如呈现奇数电子—未成对电子，则能够把它当作电子对来看待。例如NO2分子周围的电子对数目= 1/2（5+0），则把它看做是3对电子，所以NO2是V型结构。

5.关于含有重键分子，其电子对数目可看作是等于其所含σ键的个数。

依据分子或离子周围价电子对数目（包含成键电子和孤对电子）在空间互斥最小的准则断定分子构型。假如考虑以上五条规则，则即可脱节那些难于断定的Lewis结构和八隅编制外带来的窘境，又能协助咱们更快地断定分子的构型，也不会给学生带来太多困惑。

二、互斥理论的优越性

1. “快而准”

关于O3分子，尽管近代试验手法已确知其三个氧原子之间键角和键长，得知它是V型结构，但假如要从理论估测就有必定的困难，乃至许多教材中也以为在O3分子中“每个氧原子都以sp2杂化相结合” [3]。可见用其它办法断定O3分子结构是“慢而禁绝的”。假如用分子轨迹理论来处理就变的愈加杂乱了，但是假如用互斥理论，把其间一个氧原子当作中心原子，另两个作为配位原子，则咱们就很快地断定O3分子中有三对价电子，就能“快而准”地推知O3分子具有V型结构。并且不用借助于先写出Lewis结构，也不用预先找出O3分子会有几个σ键，也不会堕入“每个氧原子都以sp2杂化相结合”的误解。

再如，尽管可借助于的能级图协助咱们了解的成键状况，但因分子轨迹法与空间构型无直接关系，用杂化轨迹理论又不能预先知道它是归于哪类杂化；假如用互斥理论，把看作是[II2]-离子，则其周围应有5对价电子，考虑到全电子对的互斥状况，电子对在空间的方位应是三角双锥，但是的三对孤对电子在空间却有四种摆放办法，但只要当三对孤对电子占有平面三角形的三个极点，I-I-I在一条直线上垂直于三对孤对电子所占有的平面时的结构才干使互斥最小。由于只要这样才干使其含有最少数意图、视点最小的孤对—孤对的互斥效果。所以I3-的结构应是线型结构。这也就是I3-的线型结构能与直链淀粉构成蓝色复合物的原因[4]。

2.“难变易”

关于氮的氧化物和卤素含氧酸根离子的结构被以为是比较杂乱的。例如，，，，用分子轨迹理论和杂化轨迹理论都不易断定它们的空间构型。由于它们的能级图和杂化类型都预先不知道。而用互斥理论则使之变得简单。由于按以上指出的五条断定电子对的办法，能很简单断定这四种离子周围都有4对价层电子，考虑到全电子对在空间的互斥状况，这四种离子的结构分别是：是直线型，是V型，是三角锥型，是正四面体型。

尽管价层互斥理论在断定分子构型上有不少优越性，但现在仍是比较粗糙的，不能精确地确知其键角，也不能通知咱们键级和成键状况，尽管如此，但在“快而准”断定分子构型方面仍不失其价值，教师在授课时应精确全面的展示给学生，讲清楚此理论的优势与缺乏，也为学生在把握无机化合物的性质时供给一些协助。

参考文献

[1] 华南理工大学，《无机化学》，第二版，化学工业出版社。

[2] 大连理工大学，《无机化学》，第五版，高等教育出版社。

[3] 天津大学，《无机化学》，第四版，高等教育出版社。

[4] 武汉大学，《无机化学》，第四版，高等教育出版社。endprint