陸麟

摘 要：價(jià)層電子對(duì)互斥理論是指各價(jià)層電子對(duì)之間存在著相互排斥的作用力向不同的方向運(yùn)行，造成總體能量減少，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。本文對(duì)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)目、價(jià)層電子對(duì)之間的作用力、價(jià)層電子與共價(jià)分子的結(jié)構(gòu)分析、孤對(duì)電子、成鍵的作用、成鍵原子電負(fù)性的影響等方面展開了研究。通過價(jià)層電子對(duì)互斥理論來進(jìn)行惰性元素化合物合判斷簡(jiǎn)單分子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)判斷。

關(guān)鍵詞：價(jià)層電子對(duì);互斥理論;排斥模型

對(duì)于現(xiàn)階段對(duì)于價(jià)層電子對(duì)互斥理論的定義可以很好的進(jìn)行共價(jià)分子結(jié)構(gòu)空間的預(yù)測(cè)和解釋，特別是對(duì)于稀有氣體化合物的分子結(jié)構(gòu)空間進(jìn)行更為合理和滿意的解答，此理論對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究和物質(zhì)的合成及性質(zhì)都具有很重要的意義。

一、價(jià)層電子對(duì)之間的距離傾向于彼此遠(yuǎn)離

根據(jù)VSEPR法可以得知不同的價(jià)層電子之間存在著相互排斥的作用，會(huì)在可能范圍之內(nèi)進(jìn)行充分遠(yuǎn)離，并且盡可能遠(yuǎn)離，使得分子結(jié)構(gòu)可以盡可能的對(duì)稱。配位數(shù)為2、3、4、5、6時(shí)，是理想中的構(gòu)型，可構(gòu)成不同形式的分子構(gòu)型，例如直線型、四面體型、三角雙錐型和平面三角型及八面體型。因?yàn)殡娮訉?duì)數(shù)目的不同，導(dǎo)致分子幾何構(gòu)型和空間結(jié)構(gòu)方式也會(huì)有一定差異。先對(duì)中心原子的電子數(shù)進(jìn)行了解，并掌握與配位體所提供的共享電子數(shù)之和，才能知道中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)。舉例來講，對(duì)于BeCl2，Be的價(jià)位數(shù)為2，兩個(gè)Cl原子各提供一個(gè)電子，就是4個(gè)電子。就可以根據(jù)總電子數(shù)得出中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù).把出現(xiàn)剩余的單電子當(dāng)做電子來看。當(dāng)與復(fù)雜離子反應(yīng)是，根據(jù)具體情況進(jìn)行離子電荷需要的電子數(shù)的加減。像SO42-，中心原子S有6個(gè)價(jià)電子，缺少的是-2價(jià)的兩個(gè)電子，就得出了電子對(duì)數(shù)是4的結(jié)論;而NH4+，中心原子N的價(jià)電子是5個(gè)，4個(gè)H各一個(gè)電子，共9個(gè)電子，在除去一個(gè)+1價(jià)的電子，就是8個(gè)電子，價(jià)電子對(duì)數(shù)就是4.根據(jù)上面的例子就可以看出中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)的規(guī)律：價(jià)層電子對(duì)數(shù)是中心原子價(jià)電子數(shù)和配位原子的電子數(shù)之和減去離子電荷的數(shù)值后除以2，算出來價(jià)層電子的對(duì)數(shù)，根據(jù)電子排布，就可以得出讓電子之間靜電排斥力最小的排布方式。

在中心原子的周圍將配位原子按照相應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行排布，讓每一個(gè)配位原子和電子連結(jié)，作為成鍵電子對(duì);剩余的電子就成為了孤電子對(duì)。分子的空間構(gòu)型常常會(huì)因?yàn)槭Ｓ嚯娮訉?duì)的位置不同而變化。孤電子對(duì)是處于排斥力最少的地方存在。在中心原子周圍存在的成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)呈現(xiàn)不同情況的排布。

二、價(jià)層電子對(duì)排斥力大小順序

通過電子對(duì)互斥的原理可以得出，電子對(duì)之間距離越近，產(chǎn)生的作用力越大，成鍵角角度越小所產(chǎn)生的作用力越大，直角大于鈍角大于平角。若結(jié)構(gòu)中存在孤電子對(duì)所產(chǎn)生的作用力會(huì)更大。所以不同的電子對(duì)之間所形成的互斥力也不同。若電子之間存在孤電子對(duì)之間的作用力則最強(qiáng)，孤電子對(duì)和成鍵電子對(duì)的作用力較弱，成鍵電子對(duì)之間作用力最弱。但是為何會(huì)形成這樣的結(jié)果呢？是因?yàn)閱坞娮訒?huì)受到原子核的引力，孤電子因?yàn)楸＠镌?，不?huì)在結(jié)構(gòu)中特定的空間中受到限制和影響，比較自由，因此可以占據(jù)的空間比較大，就造成了孤電子對(duì)可以與相鄰的軌道有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行重疊，所產(chǎn)生的電子排斥力就會(huì)明顯強(qiáng)于相鄰軌道也就是成鍵軌道中的成鍵電子對(duì)。在進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)分析時(shí)，若結(jié)構(gòu)中小角度孤電子對(duì)與孤電子對(duì)的數(shù)量少，則分子的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。此外單電子的存在也會(huì)對(duì)分子的鍵角基本結(jié)構(gòu)造成影響，使分子容易變形。像在H2O、NH3、CH4等分子結(jié)構(gòu)中，成鍵電子對(duì)少于孤電子對(duì)，鍵角的角度也偏小。因?yàn)楣码娮泳哂休^大的作用力的影響擠壓成鍵電子對(duì)，造成X以單鍵與C、N、O進(jìn)行連接時(shí)，出現(xiàn)鍵角小于四面體的情況。

三、成鍵電子對(duì)的排斥力大小與中心原子和配位體電負(fù)性有關(guān)

因?yàn)楣码娮訉?duì)的影響造成了H2O、NH3的鍵角小于了4個(gè)電子對(duì)的四面體排布的109.5°鍵角，但是相同族的鍵角例如SeH2、H2S會(huì)比H2O更小，為90.9°和92°，比NH3鍵角小的有PH3、AsH3、SbH3，鍵角依次為95.5°、92°和91°。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以得出中心原子的電負(fù)性和鍵角成正比，電負(fù)性越大，鍵角越大。因?yàn)樵芋w積的不同，使得孤對(duì)電子產(chǎn)生擴(kuò)張，成鍵電子對(duì)在克服了排斥力的重要性變得接近。最后形成的分子結(jié)果鍵角變小。也可能因?yàn)榕湮惑w電負(fù)性的增大造成了鍵角變小。像NF3分子為102°，OF2分子為103.2°，比同族的H2O鍵角和NH3鍵角都要小，造成這類原因就是因?yàn)榕湮辉拥碾娯?fù)性，造成了成鍵電子對(duì)軌道因?yàn)殡娯?fù)性增大而壓縮，距離減少就更接近于配位體，成鍵電子對(duì)的作用力會(huì)減少，形成的分子結(jié)構(gòu)的鍵角變小。

四、總結(jié)

通過價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以對(duì)大部分的化學(xué)分子的構(gòu)型進(jìn)行簡(jiǎn)單的確定一些化合物，但并不能完成適用，對(duì)于少數(shù)含有單電子分子或離子所形成的化合物構(gòu)型進(jìn)行理論分析時(shí)，會(huì)出現(xiàn)與結(jié)論不同的情況，對(duì)于成鍵的穩(wěn)定性原理也不能進(jìn)行充分的解釋，所以價(jià)鍵理論與分子軌道理論對(duì)于判斷物質(zhì)分子和幾何構(gòu)型也十分重要。

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