第二节 分子的空间构型探索
CO2和H2O分子，虽同为三原子分子，但CO2呈现直线形，而H2O则为V形。CH2O与NH3作为四原子分子，CH2O呈平面三角形，NH3则为三角锥形。这表明，即便组成相似的分子，其空间构型也可能大相径庭。
为了预测和解释分子的空间构型，我们可以借助一种名为价层电子对互斥模型（VSEPR model）的理论。该模型的核心要点如下：
一、识别分子或离子的中心原子与结合原子。将分子或离子简化为AB型，其中A为中心原子，B为与中心原子结合的原子，x代表结合原子的数量。
二、计算价层电子对数。中心原子的外围电子对分为σ键电子对、π键电子对及孤电子对。这些电子对因带负电而相互排斥，致使分子或离子总会采取最稳定的结构。
中心原子价层电子对数 = σ键电子对数 + 孤电子对数。
三、确定σ键电子对数。因成键的两个原子间通常只有一个σ键，所以中心原子与多少个原子结合形成σ键，便有多少个σ键电子对。
例如，在H2O分子中，中心原子O与两个H原子成键，故O有两个σ键电子对（O—H）。
四、计算孤电子对数。
使用以下公式计算中心原子上的孤电子对数：(a－xb)/2。
其中a表示中心原子的价电子数。例如，S的价电子数为6，而P的价电子数在带一个单位正电荷时为5（因失去一个电子），在带两个单位负电荷时为6（因得到两个电子）。
x表示与中心原子结合的原子数，b表示与中心原子结合的原子达到稳定结构所需的电子数。
如氧族元素O、S、Se最外层需6个电子达到稳定结构，故b=8-6=2；卤族元素的b值为8-7=1。
五、应用VSEPR模型预测分子空间结构。
在确定了σ键电子对数和孤电子对数后，将两者相加得到价层电子对数。此数与VSEPR模型有对应关系。
六、比较键角大小。
含孤电子对的分子中，因孤电子对的斥力作用，其实测键角常小于VSEPR模型的预测值。如H2O分子中氧原子的孤电子对对成键电子对的排斥作用使得其键角小于理想的四面体角。
注：本文中的“结合原子”是指与中心原子直接相连的原子。
七、流程总结与关系探讨
(1) 确立分子或离子的空间构型的基本流程；
(2) 阐明VSEPR模型、价层电子对数与分子空间结构的关系；
(3) 理解并应用孤电子对、π键电子对及中心原子和结合原子的电负性对键角的影响。