分子的空间构型是指分子中各种
基团或
原子在空间分布的几何形状。分子中的原子不是杂乱无章地堆积在一起,而是按照一定规律结合的整体,使分子在空间呈现出一定的几何形状(即空间构型)。如果确定了某分子内化学键的
键长和
键角数据,那么这个分子的几何构型就确立了。
同一个原子内的ns轨道与两个np轨道杂化,形成三个等同的sp2杂化轨道,并分别与自旋相反的电子结合,形成三个σ键,其相互间夹角为120°。因此经sp2杂化而形成的分子具有平面三角形的构型。
2s轨道与2p轨道实行sp3杂化后,已经成对的两个电子占据一个杂化轨道,三个未成对电子则各占一个杂化轨道,再按电子配对法共与三个电子自旋相反的氢原子形成三个共价键,因此分子呈三角锥构型。
1940年美国的Sidgwick N.V.等人相继提出了
价层电子对互斥理论,简称VSEPR法,该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。该理论认为,一个共价分子或离子中,中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的几何构型,主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布。以使彼此间的排斥能最小。所谓价层电子对,指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在,增加了电子对间的排斥力,影响了分子中的键角。会改变分子构型的基本类型。
价电子对数 = 1/2(中心原子的价电子数 + 配位原子提供的σ电子数 - 离子电荷代数值)
根据中心原子的价层电子对数,从右表中找出相应的价层电子对构型后,再根据价层电子对中的
孤对电子数,确定电子对的排布方式和分子的空间构型。