普通化学

分子几何构型（VSEPR）与轨道杂化

根据中心原子周围电子对之间的排斥来预测分子的形状。

直觉直觉：电子对彼此保持距离

中心原子周围的电子对相互排斥，因此尽可能远离。数出中心原子 A 周围的成键电子对（X）和孤对电子（E），就得到 AXE 记法；所有电子对的排布决定分子的形状。这就是 VSEPR 模型（价层电子对互斥模型）。

选择一种构型，并开关孤对电子（橙色瓣）。孤对电子比成键电子对占据更大空间，使键角变小。

AXE 型、构型、理想键角与实例
AXE 型	构型	键角	实例
AX₂	直线形	180°	$\ce{CO2}$
AX₃	平面三角形	120°	$\ce{BF3}$
AX₂E	V 形	< 120°	$\ce{SO2}$
AX₄	四面体形	109.5°	$\ce{CH4}$
AX₃E	三角锥形	≈ 107°	$\ce{NH3}$
AX₂E₂	V 形	≈ 104.5°	$\ce{H2O}$
AX₅	三角双锥形	90°, 120°	$\ce{PCl5}$
AX₄E	跷跷板形	< 90°, < 120°	$\ce{SF4}$
AX₆	八面体形	90°	$\ce{SF6}$
AX₄E₂	平面四边形	90°	$\ce{XeF4}$

例题: $\ce{NH3}$ 的构型

预测氨分子的构型和大致键角。

解答

氮有 5 个价电子：3 对用于与 H 成键，还剩 1 对孤对电子。这是 AX₃E：共 4 对电子（四面体排布），因此构型为三角锥形，H–N–H 约 107°。

价键理论用杂化轨道描述同样的构型：2、3、4、5、6 对电子分别对应 $sp$ 、 $sp^2$ 、 $sp^3$ 、 $sp^3d$ 、 $sp^3d^2$ 杂化。杂化是在构型已知后用来描述它的，本身并不能预测构型。

在

sp

、

sp^2

、

sp^3

之间切换：瓣的数目和夹角与上面的 AX

_n

构型（180°、120°、109.5°）吻合。