高中 · 12 分钟
用 VSEPR 预测分子构型
浏览五种基本 AXₙ 构型，看电子对排斥如何决定键角。
目标
把电子对数目与构型和键角对应起来，并为每种举出一个真实分子。
仪器与试剂
分子模型套件或下面的模拟；AXₙEₘ 分类表。
步骤
- 选择 AX₂，记下两个配体之间的夹角。
- 依次看 AX₃ 和 AX₄，比较 120° 与 109.5°。
- 对 AX₅，区分两个轴向配体与三个赤道配体。
- 最后看 AX₆，验证所有键角都是 90° 或 180°。
观察要点
- 每增加一对电子，配体就被推到新的最优位置：两对为 180°，三对在平面内为 120°，四对在空间中为 109.5°。
- 三角双锥中轴向与赤道位置不等价——它们与相邻配体的夹角不同（90° 对 120°）。
讲解
VSEPR 把中心原子周围的每个成键（及非键）电子对视为负电荷区域，各电子对按相互距离最大的方式排布。AXₙEₘ 记号中 n 为成键原子 X 数、m 为孤对 E 数；本实验只展示 m = 0 系列。孤对电子排斥更强，因此 AX₃E（NH₃，107°）和 AX₂E₂（H₂O，104.5°）被压缩到理想值 109.5° 以下。
实验史话
范特霍夫早在量子力学之前的 1874 年就提出了四面体碳来解释旋光异构。西奇威克和鲍威尔在 1940 年系统化了电子对排布，吉莱斯皮和尼霍姆于 1957 年将其发展为今天讲授的 VSEPR 规则。
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。