价层电子对数(Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR)的计算公式是用来预测分子几何结构的一种方法。其基本公式如下:
价层电子对数 = σ键电子对数 + 非键电子对数
其中:
σ键电子对数是指分子中成键的电子对数,即单键、双键和三键中的σ键数。
非键电子对数是指分子中未参与成键的电子对数,即孤对电子数。
具体计算步骤如下:
1. 确定中心原子。
2. 计算中心原子的价电子数。
3. 计算与中心原子相连的原子数,这些原子贡献的电子数。
4. 将中心原子的价电子数与与中心原子相连的原子贡献的电子数相加,得到总电子数。
5. 从总电子数中减去σ键数(每个σ键贡献2个电子),得到非键电子对数。
6. 将σ键电子对数和非键电子对数相加,得到价层电子对数。
例如,对于氨分子(NH3):
氮原子是中心原子,有5个价电子。
氮原子与3个氢原子形成3个σ键,贡献6个电子。
总电子数 = 5(氮的价电子)+ 3×1(氢的价电子)= 8。
σ键电子对数 = 3(3个σ键)。
非键电子对数 = (8 3×2) / 2 = 1(因为每个σ键贡献2个电子)。
价层电子对数 = 3(σ键电子对数)+ 1(非键电子对数)= 4。
根据VSEPR理论,氨分子的几何结构是三角锥形。