1. 意義：此模型主要建立在中心原子其價殼層的電子雲因靜電的相互排斥而盡可能的彼此遠離，
而決定分子或離子的形狀。
(1) 我們可將相同大小的氣球綁在一起，以其相互推擠的狀況來說明 VSEPR 模型，想像每一 個氣球代表一個電子雲。一個電子雲可以是單鍵、雙鍵或參鍵等鍵結電子對（bp）或孤 電子對（lp）。
(2) 將兩個氣球綁在一起，則此兩氣球會彼此遠離而形成直線，夾角 180°。當將另一個氣球綁 在它們的連接點上，則三個氣球彼此遠離形成平面三角形，夾角120°，若再加上一個氣 球，則四個氣球彼此遠離形成正四面體，夾角109.5°。
(A) (B) (C)
直線 平面三角形 正四面體
▲ 以氣球的推擠狀況說明 VSEPR 模型。
2. 預測形狀（適用於單中心原子）：
(1) 首先寫出路易斯電子點式。
(2) 算出鍵結電子雲個數及孤電子對數目的總數，即可預測分子或離子的形狀。
例：① 氨分子。
說明：NH3的電子對圖形是正四面體，理論上H－N－H 的夾角是 109.5°，然而實驗證實氨分子中 的H－N－H 只有 107°。依實驗證實孤電子對所占的體積較鍵結電子對大，因此氮上的孤 電子對會壓擠H－N－H 鍵使其略小於 109.5°。
價殼層電子對互斥模型（VSEPR）
（南一版 p.78）4
（找N 與 N 間鍵數少者，(A) ； (B) ；(C)；
(D) 。）
4
註：bp 與 lp 間的排斥大小為 lp－lp＞lp－bp＞bp－bp ② 臭氧分子。
③ 氰化氫分子。
3. 推測混成軌域：由中心原子與其他原子鍵結時的混成軌域來預測分子的幾何結構應與 VSEPR 所預測的一致，因此我們可由 VSEPR 來推測中心原子的混成軌域。
(1) 若將分子或離子的化學式改寫成：AXmEn，其中A 表示中心原子，Xm表示鍵結原子及其 個數（m），En 表示中心原子上的孤電子對及其個數（n），m＋n 等於所對應的混成軌 域總數。
(2) AXmEn中n 的算法：將分子或離子的價電子總數除以 8，得商 m 與餘數；n 等於餘數除以 2。
註：此法需將氫原子的價電子數假設為7。
例：H2O，共 7×2＋6＝20 個價電子，20／8＝2…4，餘數 4（表示有 4 個未鍵結電子，即 2 對未鍵結電子）為 2 對 E，故為 AX2E2型，m＋n＝4 sp3混成（因其有四個混成 軌域）。
(3) 鍵角的預測：
① 孤電子對數＝0 時，sp（180°）＞sp2（120°）＞sp3（109.5°）。
例：BeCl2＞BF3＞CH4
② 中心原子的混成軌域相同，且孤電子對數＝0 者，一般情況鍵角相同。
例：CH4＝SiH4＝GeH4
③ 中心原子的混成軌域相同，但孤電子對數愈多者，鍵角愈小。
例：CH4（lp＝0）＞NH3（lp＝1）＞H2O（lp＝2），三者中心原子均為 sp3混成。
④ 中心原子的混成軌域相同，且孤電子對數也相同者，有兩種情況：
(a) 中心原子不同，外圍原子相同時：中心原子電負度大者，鍵角大。（因為此時中心原 子會帶較多的δ－電，而與其本身的孤電子對形成斥力，故孤電子對的壓迫變小，所 以角度較大）
例：H2O＞H2S＞H2Se（sp3混成，lp＝2）；NH3＞PH3＞AsH3（sp3混成，lp＝1）。
(b) 中心原子相同，外圍原子不同時：外圍原子電負度大者，鍵角小。（因為此時外圍原 子會帶較多的δ－電，故中心原子本身的孤電子對享有較大的空間，所以角度較小）
例：H2O＞F2O（sp3混成，lp＝2）；NH3＞NF3（sp3混成，lp＝1）。
混成軌域 鍵結量
範例 分子與離子的形狀 ★★★★★
用VSEPR 模型預測下列分子或離子的形狀：
(A) CO32－ (B) SCl2 (C) I3－ (D) PH3
[答案] (A)平面三角形；(B)角形；(C)直線形；(D)三角錐形。
[類題] 下列有關分子或離子的形狀預測，何者錯誤？
(A) OCN－＝直線 (B) XeF4＝平面四方形 (C) H2S＝角形 (D) PCl3＝平面三角 (E) ClO4－＝四面體
█： Ｄ 。
範例 混成軌域 ★★★★★
下列各化合物中，何者與三氟化硼有相同的混成鍵結？
(A)苯 (B)乙炔 (C)二氟化鈹 (D)二氯乙烯 (E)四氯化碳 [答案] ＡＤ
BF3 m＋ n＝3＋0＝3 sp2；(A) C6H6：sp2；(B) C2H2：sp；(C) BeCl2：sp；
(D) C2H2Cl2：sp2；(E) CCl4：sp3。
[類題] 依混成軌域的觀念，下列化合物的碳原子或中心原子，何者以 sp 軌域鍵結？
(A)一氧化碳 (B)氯化鈹 (C)二氧化碳 (D)苯 (E)乙炔
█： ＡＢＣＥ 。
1. 意義：對於某些分子和離子，一個單獨路易斯結構無法符合它們實際的鍵長與鍵能。為了解 釋此實驗數據，化學家引用了共振的概念。即將那些不能確切表示的分子或離子的實際結 構，用所有可能畫出的數個路易斯結構混成表示。
2. 碳酸根離子（CO32－）的共振式：
(1) 已知 CO32－為平面三角形的離子，∠OCO 鍵角為 120°，而 CO32－路易斯 結構為如右圖，但此結構式顯示碳氧雙鍵應比另兩個碳－氧單鍵短。
然而實驗數據證實三個C － O 鍵均等長（如下圖）。
▲ CO32－電子雲密度電腦模擬圖，可以看出電子雲密度平均 分配在三個氧原子上（紅色部分代表電子雲密度較大）。
（(D) sp2。）
（ ，為三角錐形 。）
5
6
共振
（南一版 p.81）5
(2) 若將 CO32－路易斯結構中的碳－氧單鍵上氧的電子往碳中心移動，使原為碳－氧雙鍵形成 碳－氧單鍵，一共可畫出三個路易斯結構式來代表雙鍵均有機會在不同位置出現。而這 三個路易斯結構式互稱為共振結構，共振結構間以「」表示。
▲ CO32－的共振結構。
說明：CO32－共振結構中某一為雙鍵，則另兩個中是單鍵，因此平均起來，每一個碳－氧鍵平均 為1 個鍵與實驗數據相吻合。
(3) 實際上 CO32－的結構並非此三種結構間的互相轉移，而是此三種結構的共振混成體，此共 振混成體由實驗證實每個氧所帶的電荷為－。
▲ CO32－
的共振混成體。
3. 苯（C6H6）的共振式：苯的兩個共振結構式如下圖(A)和(B)，而(C)為其共振混成體。由圖 (D)中可以看出三個 π 鍵電子雲密度均勻分散在環內，因此平均起來，苯的每一個碳－碳鍵 為1 鍵。
(A) (B) (C) (D)
▲ (A)和(B)苯的共振結構；(C)苯的共振混成體；(D)苯的電子雲密度電腦模擬圖。
4. 特性：
(1) 共振結構是虛構的，正確的結構是所有共振結構的共振混成體。
(2) 不同共振結構來自於 π 電子或未鍵結電子對的配置不同。
(3) 共振結構應遵循共價鍵結的一般法則，即原子盡可能滿足八隅體。
(4) 將電荷平均在兩個或兩個以上的原子具有穩定作用。值得一提的是分子或離子以共振混成 結構存在的好處是其總能量比任何一個共振結構式都低。
範例 判定共振結構 ★★★★
( Ａ ) 8. 下列分子的鍵角何者最大？
( ＡＣ ) 2. 下列分子中，哪些形成平面分子？
1. 在 N2O4分子中：
(1) N 的混成軌域為何？
(2) 共有幾個 σ 鍵和幾個 π 鍵？
█：(1) sp2；(2) 5，2。
2. 用 VSEPR 模型預測下列分子或離子的形狀：
(1) CO32－ (2) H2S (3) I3－ (4) NO3－
█：(1)平面三角形；(2)角形；(3)直線；(4)平面三角形。
3. 三種分子 H2O、NH3、BeH2，其鍵角的大小順序為何？
█：BeH2＞NH3＞H2O。
4. 按要求指出下列氧化物的空間構型、成鍵方式或性質：
(1) CO2分子的空間構型及碳氧之間的成鍵方式。
(2) SiO2晶體的空間構型及矽氧之間的成鍵方式。
(3) 碳氧鍵的紅外伸縮振動頻率與鍵的強度成正比，已知 Ni(CO)4中碳氧鍵的伸縮振動頻率為 2060 cm－3，CO 分子中碳氧鍵的伸縮振動頻率為 2143 cm－2，則 Ni(CO)4中碳氧鍵的強度 比 CO 分子中碳氧鍵的強度為何？
(A)強 (B)弱 (C)相等 (D)無法判斷
█： (1) 直線型，共價鍵（或
σ
鍵與 π
鍵）；
(2) Si與
O
透過共價鍵形成四面體結構，
面體之間通過共價鍵形成空間網狀結構共價鍵（或 σ 鍵）； (3) B 。
（ 3. BeH2為直線型，180°，而 NH3
、H2O 均為 sp3混成，但前者只 有一對孤電子對，而後者有兩 對，故後者角度較小。）
（ 4. (3)能量與頻率成正比。）
（ 2. (1)電子數＝24，平面三角形；(2)電子數＝20，
角形；(3)電子數＝22，直線；(4)電子數＝24，
平面三角形。）
（ 1. 。）