孤對電子

孤對電子（英文名：unshared pair electrons；lone pair electrons）指分子中原子的電子排布中是成對的電子，該原子在與其它原子成鍵後沒有參與成鍵，沒有參與雜化軌道的形成，而該電子對則稱為孤對電子。這裡的關鍵是：該孤對電子是成鍵同一層的電子，不是內層的，該電子對通常對生成的化合物的影響很大，從而具有共軛性，配位性，鹼性等特徵。孤對電子是分子或離子未共享價層的電子對。孤對電子在分子中的存在和分配影響分子的形狀、偶極矩、鍵長、鍵能等，對輕原子組成的分子影響尤為顯著。

基本信息

• 中文名：孤對電子
• 英文名：unshared pair electrons

• 性質：未成鍵的價電子
• 作用：對成鍵電子有更強的排斥作用

概述

孤對電子（lone pair electrons）或稱孤電子對，指不與其他原子結合或共享的成對價電子。存在於原子的最外圍電子殼層。分子中除了用於形成共價鍵的鍵合電子

電子-內部結構模型圖

外，在原子最外電子層中還經常存在未用於形成共價鍵的非鍵合電子。這些未成鍵的價電子對叫做孤對電子。所謂“孤”是因為它未成鍵，而“對”是因為兩個自鏇相反的電子會配對。孤對電子是分子或離子未共享價層的電子對。孤對電子在分子中的存在和分配影響分子的形狀、偶極矩、鍵長、鍵能等，對輕原子組成的分子影響尤為顯著。路易斯鹼（Lewis）的鹼性，配體通過配位原子與中心體的鍵合，親核反應的發生等均通過孤對電子。

作用

分子或離子未共享價層的電子對。孤對電子在分子中的存在和分配影響分子的形狀、偶極矩、鍵長、鍵能等，對輕原子組成的分子影響尤為顯著。路易斯鹼(Lewis)的鹼性，配體通過配位原子與中心體的鍵合，親核反應的發生等均通過孤對電子。

舉例說明

例如，氨分子的氮原子上有一對孤對電子；水分子的氧原子上有兩對孤對電子等。由於孤對電子的電子云比成鍵電子對在空間的伸展大，對成鍵電子有更強的排斥作用，致使分子的鍵角減少。如甲烷無孤對電子，鍵角為109.5℃，而氨和水分子的鍵角分別為107°和104.5°。在描述分子幾何構型時，不包括孤對電子，故甲烷分子為四面體；氨分子為三角錐形而水分子則為彎曲形。

影響

如甲烷無孤對電子，鍵角為109°28’，而氨和水分子的鍵角分別為107°18’和104.5°。在描述分子幾何構型時，不包括孤對電子，故甲烷分子為正四面體；氨分子為三角錐形而水分子則為v形。

相關知識

等電子原子

等電子原子：在價電子層中，價軌道數等於價電子數的原子。例如，H、C、Si等原子。

多電子原子

多電子原子：在價電子層中，價電子數多於價軌道數的原子。例如，N、O、S、Cl等原子。

相關理論

價層電子對互斥理論（英文：ValenceShellElectronPairRepulsion，簡稱為VSEPR），是一個用來預測單個共價分子形態的化學模型。理論通過計算中心原子的價層電子數和配位數來預測分子的幾何構型，並構建一個合理的路易斯結構式來表示分子中所有鍵和孤對電子的位置。

價層電子對互斥理論的基礎是，分子或離子的幾何構型主要決定於與中心原子相關的電子對之間的排斥作用。該電子對既可以是成鍵的，也可以是沒有成鍵的（叫做孤對電子）。只有中心原子的價層電子才能夠對分子的形狀產生有意義的影響。
分子中電子對間的排斥的三種情況為：
孤對電子間的排斥（孤-孤排斥）；
孤對電子和成鍵電子對之間的排斥（孤-成排斥）；
成鍵電子對之間的排斥（成-成排斥）。
分子會盡力避免這些排斥來保持穩定。當排斥不能避免時，整個分子傾向於形成排斥最弱的結構（與理想形狀有最小差異的方式）。
孤對電子間的排斥被認為大於孤對電子和成鍵電子對之間的排斥，後者又大於成鍵電子對之間的排斥。因此，分子更傾向於最弱的成-成排斥。
配體較多的分子中，電子對間甚至無法保持90°的夾角，因此它們的電子對更傾向於分布在多個平面上。