分子结构

Molecular Structure (VSEPR)

分子形状由VSEPR原理说明：电子对互相排斥，尽量彼此远离。成键电子对与孤对电子的数目决定直线形、平面三角形、正四面体、三角锥、折线形等结构。孤对电子会减小键角，分子是否对称则决定极性与非极性。在这一页，你可以选择分子结构，比较电子对排布并判断极性。

直觉导入 — 分子为何具有特定形状?

💡 类比:扎气球

①扎2个气球 → 直线形(180°)

②扎3个气球 → 平面三角形(120°)

③扎4个气球 → 正四面体(109.5°)

④电子对也像气球互相排斥,尽量远离

⑤这就是VSEPR(电子对排斥理论)的核心!

VSEPR分子结构可视化

分子结构选择0

🔍 比较六种结构!

①直线形(CO₂):成键对2、孤对0 → 非极性

②平面三角形(BF₃):成键对3、孤对0 → 非极性

③弯形(SO₂):成键对2、孤对1 → 极性

④正四面体(CH₄):成键对4、孤对0 → 非极性

⑤三角锥(NH₃):成键对3、孤对1 → 极性

孤对电子与键角

VSEPR核心

电子对排斥:孤孤 > 孤-成键 > 成键-成键

孤对占据更大空间 → 键角变小

键角比较

CH₄(109.5°) > NH₃(107°) > H₂O(104.5°)

孤对 0 → 1 → 2:键角逐步减小

💡 为何孤对会减小键角?

①孤对 = 仅属一个核 → 范围更大

②成键对 = 介于两核 → 较窄

③孤对更强地推开成键对

④结果:键角↓(109.5° → 107° → 104.5°)

极性判定

分子极性判定

Chart结构与极性的关系

结构	例子	对称?	极性
直线形	CO₂	是	非极性
平面三角形	BF₃	是	非极性
弯形	H₂O, SO₂	否	极性
正四面体	CH₄, CCl₄	是	非极性
三角锥	NH₃	否	极性

💡 判定极性的3步

①各键是否极性?(电负性差)

②分子结构是否对称?(由VSEPR判断)

③对称 → 偶极矩相消 → 非极性

④不对称 → 偶极矩之和 ≠ 0 → 极性

⑤相同的键因结构不同极性也会不同!

动手算一算

例题 1

求甲烷(CH₄)分子的形状与键角。

数中心原子 C 周围的电子对数。

C 周围有4个电子对(全为成键)

孤对电子为0,故4个成键对最大程度地张开。

正四面体,109.5°

▸ 正四面体,109.5°

没有孤对电子时键角不会减小,保持109.5°。

例题 2

比较水(H₂O)与二氧化碳(CO₂)的分子构型。

H₂O 中心 O 上有2个成键对和2个孤对电子。

H₂O:孤对电子排斥 → 角形(弯曲形)104.5°

CO₂ 中心 C 上没有孤对电子,只有2个双键。

CO₂:无孤对电子 → 直线形 180°

▸ H₂O 角形,CO₂ 直线形

即便同为2个成键对,孤对电子的有无也把构型分为角形与直线形。

总结

分子结构的判定法

① 数中心原子的电子对数 → ② 用VSEPR确定结构

电子对 = 成键对 + 孤对

2022 评价院模考化学Ⅰ类题改编

下列分子中分子构型为直线形的是?

①H₂O

②NH₃

③CH₄

④CO₂

⑤SO₂

▸ ④ CO₂

比较各分子中心原子的电子对排布。

只有 CO₂ 的中心原子没有孤对电子,故为直线形。

CO₂:O=C=O,中心 C 孤对电子为0 → 直线形 180°

🎯 考试重点

①VSEPR = 电子对最大化远离的原理

②孤对占据更大空间 → 键角↓

③CH₄:正四面体(非极性)、NH₃:三角锥(极性)、H₂O:弯形(极性)

④CO₂:直线形(非极性) vs H₂O:弯形(极性)

⑤分子极性 = 键极性 + 分子结构(对称性)综合判定