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分子三维构型:电子对说了算
从直线形 到八面体 ,对所有 AXₙEₘ 骨架开关孤对电子,观察键角被压缩。
目标
把每个形状编号对应到构型名称、理想键角和真实分子;解释孤对电子为何压缩键角。
仪器与试剂
下方 3D 视图和打印的十种 VSEPR 类别(AX₂ 到 AX₆,含 E 变体)表。
步骤
- 隐藏孤对,依次看形状 0→3(直线形、平面三角形、四面体),记录键角 180°、120°、109.5°。
- 继续看形状 4–6(三角双锥、跷跷板形、平面正方形系列),分辨轴向与赤道位。
- 现在在每一步打开孤对:对比 AX₂E₂(,V 形)与 AX₂(,直线形)、AX₃E(,锥形)与 AX₃(,平面形)。
- 任选三种真实分子,先预测形状编号和键角,再用视图验证。
观察要点
- 显示孤对后键角低于理想值: 为 107°, 为 104.5°, 型跷跷板形小于 90°。
- 壳层每增加一对电子,配体就移到新的最大间距构型——决定形状的是电子对数,而非原子数。
讲解
VSEPR 计算中心原子周围的电子对域;电子对互相排斥并取最大间距。孤对比成键对占据更大的角空间(只属于一个原子核),所以每个 E 使 X–A–X 角缩小约 2–3°。因此 (104.5°)比 (107°)更小,后者又比 (109.5°)小。
相关化学家
虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型,不能替代真实实验和安全培训;没有指导请勿在家自行重复。