第三章第三章第三章第三章

Molecular Shape and

Structure

3-1 The VSEPR Model

Advanced Bonding Theory

� The VSEPR Model

� Lewis Structure 的延伸

� Valence-Bond Theory

� 利用量子力學與價電子價電子價電子價電子的原子軌域建立分子鍵結的

理論

� Molecular Orbital Theory

� 利用量子力學與全部電子的原子軌域建立分子鍵結

的理論

VSEPR

� VSEPR：

� Valence-Shell Electron-Pair Repulsion model

� 價層電子對互斥理論

C

H

H

H

H

Lewis Structure VSEPR

The 1st Rule of VSEPR

� 由中心原子所有的電子所有的電子所有的電子所有的電子對為了將靜電排斥力降

到最低，將以分佈最廣的方式排列在3D的幾

何空間中，此稱為electron arrangement

� 中心原子所有的電子對：包括鍵結

（bonding）及非鍵結（nonbonding）電子對

� 在電子對排列好之後，分子幾何結構

（Molecular Geometry）是由鍵結電子鍵結電子鍵結電子鍵結電子對在

3D空間排列的方式決定

Electron Arrangements

Electron Arrangement =

Molecular Geometry (Shape)

Trigonal Planar

Octahedral

Electron Arrangement ≠≠≠≠

Molecular Geometry (Shape)

Trigonal Planar

Tetrahedral

Angular

TrigonalPyramidal

Molecular Geometry (Shape)

電子排列與分子幾何結構的關係電子排列與分子幾何結構的關係電子排列與分子幾何結構的關係電子排列與分子幾何結構的關係

The 2nd Rule of VSEPR

� VSEPR Model建立的方式不需要區分單鍵、

雙鍵及三鍵，全部視為單鍵，如

The 3rd Rule of VSEPR

� 分子中包含一個以上的中心原子，其整個分子

electron arrangement 及molecular geometry

的決定方式是將每一中心原子視為獨立單位，

一一考慮其電子排列與幾何結構，然後綜合一

起決定分子的幾何結構。

Examples

� Predict the shape for the acetylene molecule,

H-C≡C-H

� Predict the shape for the ethylene molecule,

CH2=CH2

孤電子對效應孤電子對效應孤電子對效應孤電子對效應

The Last Rule of VSEPR

� 孤電子對（未鍵結電子對）排斥效應比鍵結電

子對還大，即

Lone pair – lone pair > Lone pair – bonding pair >

Bonding pair – bonding pair

� 單一電子（未成對電子，unpaired electron）

視為孤電子對（lone pair）

Electron Arrangement ≠≠≠≠

Molecular Geometry (Shape)

Trigonal Planar

Tetrahedral

Angular

TrigonalPyramidal

Position of Lone Pair

Example

� Predict (a) the electron arrangement and (b)

the shape of a nitrogen trifluoride molecule,

NF3

VSEPR Formula

nmEAX

Central Atom Attached Atoms Lone Pair

Example

� (a) Give the Lewis Structure of an ClO2- and

then (b) write the VSPER formula molecule.

Predict (c) its electron arrangement and (d)

its shape

Example

� (a) Give the Lewis Structure of an SF4 and then

(b) write the VSPER formula molecule. Predict

(c) its electron arrangement and (d) its shape

Polar Molecules and Polar Bonds

Polar Bonds

Planar Conformations

trans-C2H2Cl2cis-C2H2Cl2

Tetrahedral Conformations

CCl4 CHCl3

Example

� Predict the electron arrangement and the

molecular structure of (a) XeF2 and (b) an

ozone molecule, O3. Then predict whether

they are polar.

Review VSEPR 1

Example

� Predict whether (a) IF5, and (c) PCl5 are polar

Review VSEPR 2

Exercise 3.22

� There are three different difluoroethenes,

C2H2F2, which differ in the locations of the

fluorine atoms

F

F H

H F

H F

H F

H H

F

1 2 3