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VSEPR理論
作者:吳家銘1. 價殼電子對排斥理論
(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory)的內涵認為,分子或離子團的形狀,可由價電子對在空間的排列來決定。而在空間排列又以彼此之間排斥力最小為依據。
2. 分子(或離子團)
以AXmEn來表示,其中A代表中心原子,Xm表示配位的原子有m個,En則表示未共用電子對的軌域有n個。
(1) AXmEn的編排方式
可以劃Lewis結構看出,H2O的結構式中,可看出配位的原子有2個H,m = 2。而未共用電子對也有2個,n = 2。∴型式為AX2E2。
(2) AXmEn的編排方式
也可以不必劃出Lewis結構式,以H2O的例:O是中心原子,與2個H原子結合,∴m = 2。未共用電子的計算方式為中心原子的總價電子數減去接H時耗去的價數,O有6個價電子減去接H耗掉的2價剩下4個電子,需要占用到2個軌域,∴n = 2,因此H2O的結合型式就完成了,是AX2E2。
3. 當編排形式中出現n≠0時
該分子的形狀會退化,不完全遵守表中提及的形狀,其退化後的情形請見下表。
4. 各型式當中
以S.N=5者最特別,由於五個軌域不完全等價(含軸位及赤道位的不同)。其分子形狀的安排還必須考慮以下幾個因素:
(1) lone pair
優先填入赤道位置的軌跡。
(2) 多重鍵
優先填入赤道位置的軌域。
(3) 陰電性較小的原子
優先與赤道位置的軌跡結合。
以上這些原則都是以降低排斥力的出發點。
5. 有時候善用電子原則
可省下許多解題時間。若有兩物質,其外圍原子數相等,而中心原子的價電子數相等,外圍原子的價電子數也相等,則彼此間為等電子物種關係(isoelectronic species),例如:NH3與H3O+,各具3個外圍原子,中心N原子有5個價電子,O+也是5(= 6-1)個,再如CO 與NO ,都接了三個外圍電子,中心的C2–具有6(4 + 2)個價電子,另一中心N-具有6(5 + 1)個價電子。屬於等電子物種關係的分子,其形狀及其它結構性質會相同。
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