键角大小比较规则的核心是:键角大小主要受中心原子杂化方式、孤电子对排斥力和配体电负性影响。杂化轨道类型决定基础键角(如sp³≈109.5°,sp²≈120°),孤电子对排斥力会压缩键角(如H₂O<CH₄),而配体电负性差异可能导致键角不对称(如NH₃>PH₃)。
-
杂化轨道主导基础角度
中心原子杂化方式直接决定键角理论值。sp杂化(直线形,180°)>sp²(平面三角形,120°)>sp³(四面体,109.5°)。例如CO₂(sp)键角最大,BF₃(sp²)次之,CH₄(sp³)最小。 -
孤电子对压缩键角
孤电子对排斥力>成键电子对,导致实际键角小于理论值。比较H₂O(104.5°)和CH₄(109.5°),氧原子两对孤电子使H-O-H键角明显缩小。NH₃(107°)同理。 -
配体电负性差异的调节作用
配体电负性越大,电子云越靠近配体,成键电子对间斥力减小,键角缩小。例如OF₂(103°)<H₂O(104.5°),因氟吸电子能力更强。同一主族中,键角随配体电负性降低而增大(NH₃>PH₃>AsH₃)。
实际分析需综合三项规则,优先考虑杂化类型,再修正孤电子对和电负性影响。例如SF₄(sp³d杂化)因孤电子对位置不同产生轴向(173°)和赤道(102°)两种键角。