微觀世界 II / 子課題
簡單分子的形狀
Shapes of Simple Molecules
VSEPR理論預測分子形狀，涵蓋八隅體及非八隅體分子
核心考點 (Knowledge Groups)
1. VSEPR理論與常見形狀
考評提示：電子對相斥排列；孤電子對>鍵電子對的相斥力度
- VSEPR基本原則：中央原子周圍的電子對（鍵電子對與孤電子對）因相互靜電排斥，會採取能量最低（互相最遠）的空間排列，決定分子形狀。
- 八隅體分子形狀：CH₄四面體(109.5°)；NH₃三角錐形(107°)；H₂O彎曲/角形(104.5°)；CO₂直線形(180°)。孤電子對使鍵角略小於理想值。
- 非八隅體分子形狀：BF₃三角平面(120°, 3對電子)；PCl₅三角雙錐(90°/120°, 5對電子)；SF₆八面體(90°, 6對電子)。無孤電子對簡化判斷。
常見題型 · scoring points
利用VSEPR推測CH₄、NH₃、H₂O的形狀及鍵角
- CH₄：C周圍4對鍵電子對，互相排斥均勻分布→四面體，鍵角109.5°。
- NH₃：N周圍3對鍵電子對+1對孤電子對（共4對）→基本為四面體，但只看原子為三角錐形；孤對排斥較大，鍵角縮至約107°。
- H₂O：O周圍2對鍵電子對+2對孤電子對（共4對）→基本四面體；形狀為彎曲形，鍵角縮至約104.5°。
- 孤電子對壓縮效應：孤對>鍵對的排斥力，故H₂O的鍵角小於NH₃，再小於CH₄。
預測並解釋BF₃、PCl₅、SF₆的分子形狀
- BF₃：B周圍3對鍵電子對（無孤對）→三角平面，鍵角120°。
- PCl₅：P周圍5對鍵電子對→三角雙錐，赤道Cl—P—Cl為120°、軸向為90°。
- SF₆：S周圍6對鍵電子對→八面體，所有F—S—F為90°。
- 共同：因中央原子無孤電子對，形狀即電子對排列本身。
比較CH₄和BF₃的分子形狀並解釋異同
- CH₄：C有4對鍵電子對→四面體，鍵角109.5°；符合八隅體。
- BF₃：B有3對鍵電子對（僅6電子，非八隅體）→三角平面，鍵角120°。
- 相同：皆無孤電子對，形狀由鍵電子對數目決定。
- 差異：鍵對數目不同(4 vs 3)，導致排列幾何不同（四面體 vs 三角平面）。
解釋為何NH₃鍵角(107°)小於CH₄鍵角(109.5°)
- CH₄：C周圍4對鍵電子對相同，互相均勻排斥→理想四面體109.5°。
- NH₃：N周圍4對電子（3鍵對+1孤對），孤對較鍵對更靠近中央原子，排斥力更大。
- 孤對壓縮相鄰鍵對，使H—N—H鍵角從109.5°縮至約107°。
- 同理H₂O有2孤對，壓縮更大，鍵角約104.5°。
利用VSEPR解釋為何H₂O的鍵角(104.5°)比NH₃(107°)小
- H₂O的O有2對鍵電子對+2對孤電子對；NH₃的N有3對鍵電子對+1對孤電子對。
- 孤對—孤對排斥>孤對—鍵對排斥>鍵對—鍵對排斥。
- H₂O有2對孤對，壓縮2對鍵對的力量比NH₃的1對孤對更大。
- 因此H—O—H鍵角(104.5°)被壓縮得比H—N—H(107°)更小。
繪畫PCl₅的三角雙錐形立體圖並標示鍵角
- 結構：P居中，3個Cl位於赤道平面，成120°排列；另2個Cl位於軸向（上下），與赤道平面垂直。
- 鍵角：赤道Cl—P—Cl = 120°；軸向Cl—P—軸向Cl = 180°；赤道—軸向 = 90°。
- P周圍共5對鍵電子對，無孤對；整體形狀為三角雙錐。
- 應用：示範非八隅體的擴張（P有10電子，利用3d軌道）。
微觀世界 II 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
