双语化学辞典Chem Lexicon
高中Senior high 化学键与分子结构 Chemical bonding & molecular structure

价层电子对数(VSEPR)Steric number (VSEPR)

\[\mathrm{SN} = \frac{V + L - q}{2}\ \ (\text{对 } \mathrm{AX}_m\text{,} V \text{ 为中心原子价电子数}),\qquad \mathrm{SN} = n_\sigma + n_\text{孤对}\]\[\mathrm{SN} = \frac{V + L - q}{2}\ \ (\text{for} \mathrm{AX}_m\text{, } V \text{valence e⁻ of central atom}),\qquad \mathrm{SN} = n_\sigma + n_\text{lone pairs}\]

含义Meaning

中心原子周围的电子对(σ 键对 + 孤对)数决定电子对几何构型:2 直线、3 平面三角、4 四面体、5 三角双锥、6 八面体。分子形状再由孤对数确定(如 SN = 4、1 对孤对为三角锥)。

The number of electron domains (σ bonds + lone pairs) around the central atom sets the electron geometry: 2 linear, 3 trigonal planar, 4 tetrahedral, 5 trigonal bipyramidal, 6 octahedral. Lone pairs then fix the molecular shape (SN 4 with one lone pair: trigonal pyramid).

符号说明Symbols

符号Symbol含义 Meaning单位 Unit
\(V\)中心原子价电子数valence electrons of the central atom1
\(L\)配位原子提供的电子数(H、卤素各 1;O、S 作配位原子 0)electrons supplied by ligands (H, halogen 1; O, S 0)1
\(q\)离子电荷(负离子取负值,减负即加)ionic charge1

推导Derivation

  1. 电子对互相排斥,在中心原子周围尽量远离(吉莱斯皮–尼霍姆,1957)。

    Electron pairs repel and spread as far apart as possible (Gillespie–Nyholm, 1957).

  2. 计数:中心原子价电子 + 配体给出的电子 − 电荷,除以 2 得电子对数(双键、三键只算一对)。

    Count central valence electrons plus ligand contributions minus charge, halve it (multiple bonds count once).

  3. 排斥强弱:孤对–孤对 > 孤对–成键对 > 成键对–成键对,所以孤对压缩键角(CH₄ 109.5°、NH₃ 107°、H₂O 104.5°)。

    Lone-pair repulsion is strongest, compressing angles (109.5°, 107°, 104.5°).

适用条件与局限Assumptions & limitations

  • 过渡金属配合物、某些重元素化合物(惰性电子对效应,如 [SbCl₆]³⁻ 为正八面体)不服从。

    Fails for many transition-metal complexes and some heavy-element species.

  • 只预测几何形状,不解释成键本质。

    Predicts shape, not bonding.

例题Worked example

ClF₃:(7 + 3)/2 = 5,2 对孤对 → T 形。SO₄²⁻:(6 + 0 + 2)/2 = 4 → 四面体。XeF₄:(8 + 4)/2 = 6,2 对孤对 → 平面正方形。

ClF₃: SN 5, T-shaped. SO₄²⁻: SN 4, tetrahedral. XeF₄: SN 6, square planar.