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VSEPR 分子形狀計算器與對照表
重點摘要：VSEPR 計算器與分子形狀表：輸入分子式、名稱或 SMILES，即可以 3D 查看 AXE 類型、電子與分子形狀、鍵角、混成與極性。免費、在網頁瀏覽器中執行，無需下載。
輸入分子式、離子、名稱或 SMILES，即可得到 VSEPR 形狀。結果包含 AXE 類型、立體數、電子與分子形狀、鍵角、混成與極性，另有可旋轉的 3D 模型，並以瓣狀顯示孤電子對。
VSEPR 表：所有分子形狀（立體數 2–7）
此表列出所有常見的 VSEPR 形狀。X = 與中心原子 A 鍵結的原子，E = A 上的孤電子對。雙鍵與參鍵算作一個區域。
| 立體數 | AXE | 鍵 | 孤電子對 | 電子幾何形狀 | 分子形狀 | 理想鍵角 | 混成 | 範例 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | AX2 | 2 | 0 | 直線形 | 直線形 | 180° | sp | CO2, BeCl2 |
| 3 | AX3 | 3 | 0 | 平面三角形 | 平面三角形 | 120° | sp² | BF3, SO3, NO3− |
| 3 | AX2E | 2 | 1 | 平面三角形 | 彎曲形 | <120° (≈117°) | sp² | SO2, O3, NO2− |
| 4 | AX4 | 4 | 0 | 四面體 | 四面體 | 109.5° | sp³ | CH4, NH4+, SO42− |
| 4 | AX3E | 3 | 1 | 四面體 | 三角錐形 | <109.5° (≈107°) | sp³ | NH3, PCl3, H3O+ |
| 4 | AX2E2 | 2 | 2 | 四面體 | 彎曲形 | <109.5° (≈104.5°) | sp³ | H2O, OF2, H2S |
| 5 | AX5 | 5 | 0 | 三角雙錐 | 三角雙錐 | 90°, 120°, 180° | sp³d | PCl5, AsF5 |
| 5 | AX4E | 4 | 1 | 三角雙錐 | 蹺蹺板形 | <90°, <120° | sp³d | SF4, TeCl4 |
| 5 | AX3E2 | 3 | 2 | 三角雙錐 | T 形 | <90° | sp³d | ClF3, BrF3 |
| 5 | AX2E3 | 2 | 3 | 三角雙錐 | 直線形 | 180° | sp³d | XeF2, I3− |
| 6 | AX6 | 6 | 0 | 八面體 | 八面體 | 90°, 180° | sp³d² | SF6, PF6− |
| 6 | AX5E | 5 | 1 | 八面體 | 四方錐 | <90° | sp³d² | BrF5, IF5 |
| 6 | AX4E2 | 4 | 2 | 八面體 | 平面四方形 | 90° | sp³d² | XeF4, ICl4− |
| 7 | AX7 | 7 | 0 | 五角雙錐 | 五角雙錐 | 72°, 90° | sp³d³ | IF7 |
孤電子對總是位於空間最大的位置。在三角雙錐中，它們位於赤道位置（蹺蹺板形、T 形、直線形）。在八面體中，兩對孤電子對彼此相對（平面四方形）。
如何使用 VSEPR 計算器
- 輸入分子式（
PCl5）、含電荷的離子（NO3-、SO4^2-）或英文名稱（ammonia）。較大的分子請貼上 SMILES 字串（CC(=O)O），並選擇要分析的原子。 - 工具會計算價電子數，並以與我們的路易斯結構產生器相同的引擎繪製路易斯結構，然後計算中心原子上的鍵結區域與孤電子對。
- 查看 AXE 類型、電子與分子形狀、鍵角、混成與極性，並顯示每個步驟。
- 旋轉 3D 模型，看看孤電子對（紫色瓣）的位置，以及它們如何壓縮鍵角。
範例解析
水，H2O（AX2E2）
8 個價電子：2 個 O–H 鍵 + 2 對孤電子對 = 4 個區域（四面體電子幾何形狀）。
彎曲形，104.5°，sp³，極性
四氟化硫，SF4（AX4E）
34 e⁻：4 個 S–F 鍵 + 1 對孤電子對 = 5 個區域。孤電子對位於赤道位置。
蹺蹺板形，sp³d，極性
四氟化氙，XeF4（AX4E2）
36 e⁻：4 個 Xe–F 鍵 + 2 對彼此相對的孤電子對 = 6 個區域。
平面四方形，90°，非極性
碳酸根，CO32−（AX3）
24 e⁻：一個 C=O 與兩個 C–O⁻（共振）。3 個區域，C 上沒有孤電子對。
平面三角形，120°，sp²
VSEPR 理論簡介
價殼層電子對互斥（VSEPR）理論認為，中心原子周圍的電子區域會彼此排斥並盡量散開。一個區域可以是單鍵、雙鍵、參鍵或一對孤電子對。立體數（鍵結原子數 + 孤電子對數）決定電子幾何形狀，只看原子的位置則得到分子形狀。
立體數 =（與 A 鍵結的原子數）+（A 上的孤電子對數）
排斥順序與鍵角
排斥強度依序為 孤電子對–孤電子對 > 孤電子對–鍵結電子對 > 鍵結電子對–鍵結電子對。因此鍵角從 109.5°（CH4）縮小到 107°（NH3）與 104.5°（H2O）。較重的中心原子鍵角更小（PH3 93.5°、H2S 92°）。多重鍵也佔據較多空間，所以甲醛的 H–C–H 鍵角為 116.5° 而非 120°。
形狀名稱
三角錐形：NH3、PCl3。彎曲形：H2O（AX2E2）或 SO2（AX2E）。蹺蹺板形：SF4。T 形：ClF3。四方錐形：BrF5。平面四方形：XeF4。三角雙錐：PCl5。八面體：SF6。
模型的限制
VSEPR 最適用於只有一個中心原子的主族分子。NO2 等自由基有一個單電子，作用如較小的區域，使鍵角為 134°。參與 π 系統的孤電子對（醯胺、吡咯、苯胺）會使原子趨向平面 sp²。過渡金屬錯合物則依循晶體場與配位場理論。
需要完整結構嗎？在 MolDraw 編輯器中繪製任何分子，複製其 SMILES 並貼到這裡，即可得到每個原子的幾何形狀。也可以用 3D 檢視。
開啟 MolDraw 編輯器常見問題
什麼是 VSEPR 理論？
價殼層電子對互斥（VSEPR）理論認為，中心原子周圍的電子區域（鍵與孤電子對）會彼此盡量遠離。區域數決定電子幾何形狀；只看原子的位置則得到分子形狀。
如何找出分子的形狀？
畫出路易斯結構，計算與中心原子鍵結的原子數（X）及其孤電子對數（E），兩者之和即為立體數。再對照 VSEPR 表：例如 AX3E（3 個鍵、1 對孤電子對）為三角錐形，如 NH3。
電子幾何形狀與分子形狀有什麼不同？
電子幾何形狀把孤電子對也算作位置；分子形狀只描述原子的位置。水的電子幾何形狀為四面體，但分子形狀為彎曲形。
雙鍵與參鍵算作一個電子區域嗎？
是的。在 VSEPR 中，與同一原子之間的單鍵、雙鍵或參鍵都算一個區域，所以 CO2（兩個雙鍵）與 BeCl2 一樣是直線形。
為什麼 NH3 的鍵角是 107°，H2O 是 104.5°？
孤電子對比鍵結電子對佔據更多空間，會把鍵擠得更近。NH3 有一對孤電子對（107°），H2O 有兩對（104.5°），而 CH4 為 109.5°。
三角錐形是什麼形狀？
三角錐形（AX3E）在四面體電子幾何形狀上有三個原子與一對孤電子對，例如 NH3、PCl3 與 H3O+。鍵角略小於 109.5°。
什麼是蹺蹺板形？
蹺蹺板形（AX4E）在三角雙錐上有四個原子與一對孤電子對。孤電子對位於赤道位置，例如 SF4 與 TeCl4。
如何從形狀判斷分子是否有極性？
若形狀對稱（直線形、平面三角形、四面體、三角雙錐、八面體、平面四方形）且所有外圍原子相同，鍵偶極會互相抵消而為非極性。中心原子上有孤電子對或外圍原子不同時，通常為極性。
混成與立體數有什麼關係？
立體數 2 = sp、3 = sp2、4 = sp3、5 = sp3d、6 = sp3d2。這是教科書模型；對於 SF6 這類超價分子，現代理論並不需要 d 軌域。
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