价层电子对互斥理论与杂化轨道理论有何异同？
一定要破除一个迷信，即不要盲目追求理论的准确度和完备性。 一个理论不是越复杂、越精确，就越值得推荐给所有人。 依据现代量子理论，的确可以准确预测分子的几何结构，但是并不是每个人都有一台超级计算机，都明白该如何提交理论计算任务，都明白分析理论计算结果。 很多时候，化学家只要大致知道分子长什么样子就够了。 这里就体现出价层电子对互斥理论 (VSEPR)的优越性了，仅仅需要一支笔、一张纸，短短几十秒，就能给出相对准确的答案。 VSEPR理论1963年提出，1972年开始引起广泛关注。 原因就是因为其足够简单，计算量足够小，且不涉及轨道理论。 要进行VSEPR分析，首先要画出分子的Lewis结构式，然后假设电子全部是成对的（一根键是一对电子，孤对电子也是一对电子）。 然后价层电子对之间因为库伦力相互排斥，所以彼此之间会尽可能远离。 最简单的情形，就是把每个电子对都视作一个点，根据尽可能相互排斥原则，分布在中心原子外的球面上。 这样，分子的几何结构就很容易定下来了。 下图就列举出了具有不同孤对电子数量的中心原子A形成的分子，可能的构型。 杂化轨道理论的提出时间，在VSEPR之前。 Pauling和Slater通过将中心原子的各种杂化（sp，sp2，sp3，d2sp，dsp2等等等等），定性解释了许多化合物和配合物的几何结构，比如水，金刚石和甲烷。 这些都是教科书上的经典内容，不再赘述。 VSEPR是在杂化轨道理论基础上发展出来的，更加简便的方法。 但是需要注意的是，VSEPR的基本假设中并不包括轨道，因此完全可以不用杂化轨道的任何知识来判断分子几何结构。 以乙烯（C2H4）为例。 杂化轨道理论告诉大家，乙烯为平面型分子，这是因为每个C原子采取了sp2杂化，键角120°，同时每个C原子还剩下一个p轨道，肩并肩形成一个垂直于平面的 \pi 键。 但是……这更像是已知了结果，倒推回去解释的马后炮。 用VSEPR则不需要这么麻烦。 从VSERP角度看，C=C之间有两根键，所以有两对电子（将其认为是一样的），然后每个C-H键之间也是一对电子。 这六对电子按照库仑力相互排斥。 很容易就能发现，画成平面结构是最稳定的。 这个过程中，没有用到任何轨道的知识，非常方便。 //需要指出的是，此时会认为，C-C之间是两根等价的“弯曲”的“香蕉键”。其本质和一根 \sigma 键一根 \pi 键并无区别，只是看问题的两种不同角度罢了。 再比如SO2，也不用去纠结S原子的杂化方式。 把S=O之间看作为四个电子形成的大球，孤对电子为小球，根据相互排斥原则，也能很容易明白SO2不为直线型分子，其和CO2不一样。 再比如，更困难一点，分子HNSF4的几何结构长什么样子？ 要是从杂化开始思考，估计头都要大一圈，可能还画不对。 但是用VSEPR，简单摆一摆，就能得到答案。 整个过程不需要用到任何高深的知识。 当然，尽管VSEPR理论取得了巨大成就，尤其是在预测主族元素化合物结构方面非常成功，但是其局限性也很大，在过渡金属配合物上失败的情形很多。 但这也是可以预见的，因为VSEPR的假设实在太简单了。 不过这些缺陷并不能掩盖VSEPR的光芒，其背后思想对于形成“化学直觉”有很大帮助，值得大家认真对待。