价层电子对互斥理论
1940 年， N. V. Sidgwick 和 H. M. Powell 在总结实验事实基础上，提出了一种在概念上比较简单又能比较准确地判断分子几何构型的理论模型，后经 R. J. Gillespie 和 R. S. Nyholm 在 20 世纪 50 年代加以发展，现在称为价层电子对互斥理论（VSEPR，valence-shell electron-pair repulsion）。
1．价层电子对互斥理论要点
（1）当一个中心原子A 和 n 个配位原子或原子团 B 形成 ABn 型分子时，分子的空间构型取决于中心原子 A 的价电子层中电子对的排斥作用，分子的构型总是采取电子对相互排斥力作用最小的结构。价电子层中电子对指的是成键电子对和未成键的孤电子对。
（2）为了减少价电子对之间的斥力，电子对间应尽量互相远离。
价电子对排布方式为：当价电子对的数目为 2 时，呈直线形；当价电子对的数目为 3 时，呈平面三角形；当价电子对的数目为 4 时，呈正四面体形；当价电子对的数目为 5 时，呈三角双锥形；当价电子对的数目为 6 时，呈八面体形。
（3）对于只含共价单键的 ABn 型分子，若中心原子的价层中有 m 个孤电子对，则其价层电子对总数是 n + m 对。
如果把孤电子对 L 也写入分子式，既把分子式改写成 ABnLm，就可以根据 VSEPR 理论，把各种共价分子ABnLm 的结构与价层电子对总数、成键电子对数及孤电子对数的关系。
（4）当中心原子与配位原子之间是共用两对或三对电子，即通过双键或叁键结合时，VSEPR 理论处理这类分子时，共价双键和共价叁键都被当作一个共价单键处理，每个键只计算其中的一对 s电子。
（5）价层电子对互相排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。一般规律为：
（i）电子对之间夹角越小，排斥力越大；
（ii）不同价电子对之间排斥作用的顺序为：
孤电子对-孤电子对 >孤电子对-成键电子对 >成键电子对-成键电子对
（iii）由于重键（双键、叁键）比单键包含的电子数目多，占据空间大，排斥力也较大，其排斥作用的顺序为：叁键 >双键 >单键
因此，对于含有重键的分子来说，p键电子对虽然不能改变分子的基本形状，但对键角有一定的影响，一般单键与单键之间的键角较小，单键与双键、双键与双键之间的键角较大。
（6）当价层电子对总数超过 6 时，价层电子对的空间排列可能采取不同的几何形状。
以价层电子对都是 7 的IF7 和 XeF6 两种分子为例，在 IF7子中，7 对价层电子都是成键电子，它们对称地排列成五角双锥形状，分子也具有五角双锥结构。
在 XeF6 分子中，7 对价层电子有 6 对成键电子和 1 对孤电子对，由于孤电子对强烈地排斥其它6 个成键电子对，7 对价层电子就排列成单帽八面体的几何形状，分子呈畸变八面体结构。
2．共价分子结构的判断
根据 VSEPR 理论，可按以下步骤判断分子或离子的几何构型。
（1）确定分子或离子中，中心原子周围的价电子总数。被 2 除以后，就是中心原子价电子层的电子对数。
作为配位原子的通常是 H、O 和卤素原子，H 和卤素原子各提供一个价电子，O 原子按不提供价电子计算。
如果是正离子，在计算价电子对时，应减去相应的正电荷，如 NH4+ 中，N 周围的价电子对数为 ( 5 + 4 – 1 )/ 2 = 4 均为成键电子对。
如果是负离子，在计算价电子对时，则应加上相应的负电荷，如 中，P 周围的价电子对数为 ( 5 + 3 ) /2 = 4 都是成键电子对。
如果中心原子周围的价电子总数为单数，即除以 2 后还余一个电子，则把单电子也作为电子对处理，如NO2 分子中，N 周围的价电子数为 5，电子对数为 3。
（2）根据中心原子周围的价电子对数，确定电子对之间排斥作用最小的排布方式。
（3）如果中心原子周围只有成键电子对，则每一个电子对连接一个配位原子，电子对在空间斥力最小的排布方式，就是分子稳定的几何构型。
3．预测分子结构的实例
VSEPR 理论可以简单地判断和预测分子的结构，下面通过几个具体例子来说明
（1）判断 NO2 分子的结构
在 NO2 分子中，N周围的价电子数为 5，中心氮原子的价电子总数为 5，相当于3 对电子对。其中有两对是成键电子对，一个成单电子当作一对孤电子对。氮原子价层电子对排布应为平面三角形。所以 NO2 分子的结构为 V 形，O-N-O键角为 120°。
（2）判断 SF4 分子的结构
在 SF4 分子中，中心 S 原子的价电子对数为 ( 6 + 4 )/ 2 = 5，其中 4 对成键电子对，一对孤电子对。孤对电子的排布方式有两种，见下图 。
综上所述，用 VSEPR 理论可以预测分子的几何构型以及估计键角的变化趋势，特别是判断第一、二、三周期元素所形成的分子（或离子）的构型，简单方便。
