化学中国@www.chemcn.org 在电子配对法的基础上发展起来的轨道杂化理论,能很好地解释共价键的方向及分子的构型。但是,轨道杂化理论只能根据已知的构型说明成键特性而无法预测某种分子具体呈什么形状,或是某原子成键时应采用什么样的杂化方式。 价层电子对互斥理论(VSEPR,valence-shell electron-pair repulsion)则能根据分子式而推出分子的构型。价层电子对互斥理论可以说是轨道杂化理论的一种逆运算。有了这两种理论的互补,纯粹化学才可以很好的解释并推算分子构型。 要是没有价层电子对互斥理论,纯粹化学在推算分子构型方面就没有了理论根据。在1957年前,分子构型的理论推算一直是一个空白。想要知道分子构型,则必须进行实验的测定。分子的构型对化学反应速度与物质的化学性质起着重要作用。因此,如何解决分子构型的纯粹理论研究一直是化学业内人士所关心的问题。 价层电子对互斥理论能在诸多判断分子几何构型理论中脱颖而出,主要是其简单、唯物。 VSEPR 认为,分子中心原子的价电子对尽可能地远离,把分子中心原子的价电子层视为一个球面,就可能得到价电子对在球面上最为概然的分布。很简单的中心思想,只要把价电子对在球面分离的尽可能远。正是因为其中心理想的简明易懂,很快就能让人接受。 价电子对尽可能地远离并非只是凭空想像。根据热力学定律,物质的构成都要趋向体系的能量最低。同样,分子在构成时也是如此。怎么样的价电子对分布是能量最低的?由于价电子对之间存在排斥力,则价电子对之间也有就有了排斥力势能。根据势能曲线,排斥力势能随着价电子对相互距离增大而单调减小。所以价电子对的远离是有其排斥力所决定的。电子对之间的排斥作用是由两种客观存在的力所决定:静电相互作用和泡利斥力(自旋相同的电子不相容)。所以价电子对远离之一中心思想是唯物主义的,客观存在的。也决定了价层电子对互斥理论是唯物的。 当然,VSEPR 也有不足之处它只能定性地说明问题,无法精准的推算键长,键角及键能。这些不足之处正能被轨道杂化理论弥补。所以,轨道杂化理论与价层电子对互斥理论一直能在分子结构的纯粹化学中起着主导作用。 |