分子几何构型计算器
VSEPR 构型、杂化方式、键角与极性,以及形式电荷。
空间构型数 = 成键原子数 + 孤对电子数。形式电荷 = 价电子数 − 非成键电子数 − 键数(每根键只计一次,与键级无关)。
分子构型
四面体形
空间构型数
4
杂化方式
sp³
典型键角
109.5°
分子极性
极性
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功能简介
分子几何解释了同分异构体为何性质不同:构型决定极性,极性又决定溶解度、沸点和反应性。VSEPR 只需数一数电子域就能预测构型,是量子计算之前最快的结构估计。杂化方式由同一计数得出,形式电荷则补上判断路易斯结构是否合理所需的电子记账。
适用场景
VSEPR 模式可用于画结构前核对构型与杂化方式、理解氨和水为何键角小于四面体值,或确认具有相同取代基且无孤对的分子为非极性。形式电荷模式可用于从多个共振结构中选择最合理的一个、判断离子中电荷落在哪个原子上,或发现电荷分布不合理的路易斯结构。
常见问题
- 空间构型数是怎么算的?
- 空间构型数是中心原子周围的电子域数目,即成键原子数加上孤对电子数。三键仍然只算一个电子域。数目为 4 且无孤对给出四面体构型;有一个孤对变为三角锥形,有两个则变为 V 形。
- 为什么孤对电子会改变键角?
- 孤对电子比成键电子对更靠近中心原子,对成键电子对的排斥更强。因此四面体的 109.5° 在氨中(一个孤对)收窄到约 107°,在水中(两个孤对)收窄到约 104.5°。工具给出这些典型值,便于看出变化趋势而不只是一个理想角。
- 形式电荷如何计算?
- 形式电荷 = 自由原子的价电子数 − 非成键电子数 − 键数,其中每根键无论级数都只计一次。结果为 0 是该原子最稳定的路易斯结构;为正说明该原子在结构中失去电子密度,为负则说明获得电子密度。
- 工具如何判断分子是否有极性?
- 中心原子带有一个或多个孤对时判为极性,因为孤对的方向破坏了键偶极的对称性。没有孤对时,若成键原子完全相同则偶极相互抵消,分子为非极性;成键原子不同则存在净偶极,分子为极性。这是快速判断,不是键偶极的完整矢量和。