考点3：价层电子对互斥模型（VSEPR模型）
价层电子对互斥理论
分子的空间结构，简而言之，就是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥所形成的。这里，VSEPR的“价层电子对”涵盖了分子中中心原子与结合原子之间的σ键电子对，以及中心原子自身的孤电子对。
中心原子上价层电子对的计算
(2) 计算
σ键电子对的计算
根据分子式，中心原子形成的σ键数量即决定了σ键电子对的数量。例如，在H2O分子中，O原子形成了2个σ键，因此拥有2对σ键电子对；而在NH3分子中，N原子形成了3个σ键，故有3对σ键电子对。
中心原子上的孤电子对的计算
中心原子上的孤电子对数可以通过公式2(1)(a－xb)来计算。其中，a代表中心原子的价电子数，对于主族元素，这通常等于其最外层电子数；对于离子，则需要考虑离子的电荷。x表示与中心原子结合的原子数，而b则表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，通常氢为1，其他原子则为8减去该原子的价电子数。
分子或离子
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR
模型名称
分子或离子
的空间结构名称
COBeCl直线形
直线形
SOPbCl平面三角形
V形
CO3(2－)、BF平面三角形
平面三角形
H2O、H2S
四面体形
V形
NHNF四面体形
三角锥形
CHCCl正四面体形
正四面体形
（4）价层电子对之间的斥力
电子对间夹角越小，斥力越大。
分子中电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对—孤电子对 > 孤电子对—成键电子对 > 成键电子对—成键电子对。
由于三键、双键比单键包含的电子多，所以斥力大小顺序：三键 > 双键 > 单键。
【注】孤电子对对成键电子对的排斥作用会挤压周围的化学键，使键与键之间的键角变小，如H2O的键角105°，NH3的键角107°。
中心原子的价层电子都用于形成共价键分子时，其空间结构与VSEPR模型相同，如COCH4。
中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不同，如SONH3。
价层电子对互斥模型对分子的空间结构的预测具有一定局限性，但它不能预测以过渡金属为原子的分子。
杂化轨道理论简介
1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道。这4个sp3杂化轨道再分别与4个H原子的1s轨道重叠，从而形成4个C—Hσ键，使得这4个C—H键是等同的。
2．杂化轨道的形成及其特点
【注】
原子轨道的杂化是分子形成过程中的独特现象，孤立的原子不会发生杂化。
只有能量相近的原子轨道才能相互杂化。
杂化过程中，原子轨道的总数保持不变，且所有杂化轨道的能量均相等。
杂化后，轨道的伸展方向和形状会发生变化，从而增强原子间共价键的稳定性。但需注意，相同杂化类型的杂化轨道，其形状总是相同的。
杂化轨道的类型与空间结构
(1) sp3杂化轨道
sp3杂化轨道通过1个s轨道与3个p轨道的混合形成。这些杂化轨道间的夹角为109°28′，因此，形成的分子空间结构为正四面体形。
(2) sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道混合而成的。其特点是，这些杂化轨道间的夹角为120°，从而使得分子呈现出平面三角形的空间结构。这种杂化类型在化学中较为常见，对于理解分子结构和性质具有重要意义。
(3) sp杂化轨道
sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道混合而成的。其特点是，这两个杂化轨道间的夹角恰好为180°，呈现出直线型空间结构。这种杂化类型在化学中同样具有重要意义，对于理解某些分子的结构和性质来说不可或缺。
【注】在sp和sp2两种杂化形式中，仍存在未参与杂化的p轨道，它们可用于形成π键，而杂化轨道则主要用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对。
对于有机物中碳原子的杂化类型，我们可以这样判断：饱和碳原子通常采取sp3杂化，那些连接双键的碳原子则多采用sp2杂化，而连接三键的碳原子则以sp杂化为主。
接下来，我们探讨VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型之间的关系。根据不同的杂化轨道类型，我们可以预测分子的空间结构。例如，sp杂化轨道通常预测出直线型分子结构。
CO2
直线形
sp杂化
接下来，我们以CO2为例，探讨其分子结构与杂化轨道类型的关系。根据VSEPR模型，CO2的中心碳原子采用sp杂化，这使得其分子呈现出直线型结构。
SO2
V形
sp3杂化
再来看SO2，其分子结构与杂化轨道类型同样值得探讨。遵循VSEPR模型，SO2中的中心硫原子采用sp3杂化，因此其分子呈现出V形结构。
H2O
V形
sp2杂化
接下来，我们转向H2O分子。同样地，其分子结构与杂化轨道类型也值得一探究竟。根据VSEPR模型，H2O中的中心氧原子采用sp2杂化，这使得其分子呈现出V形结构。
SO3
平面三角形
sp3杂化
现在，让我们转向SO3分子。与H2O分子类似，其分子结构和杂化轨道类型同样值得深入探讨。根据VSEPR模型，SO3中的中心硫原子采取sp3杂化，这赋予了它一个平面三角形的分子结构。
NH3
三角锥形
接下来，我们转向NH3分子。与SO3分子不同，NH3的分子结构呈现出三角锥形的特点。同样，根据VSEPR模型，NH3中的中心氮原子采取sp3杂化，从而形成了这种独特的三角锥形结构。
