O3分子的结构比较特殊,真实结构是:中间的氧原子以sp2杂化轨道与两端的2个氧原子形成2个σ键,而剩余的2对孤对电子,一对占据了1个sp2杂化轨道,另一对则是与两端的2个氧原子各提供的1个电子,一起形成垂直于分子平面的三中心四电子大π键,而两端的2个氧原子都各剩余2对孤对电子,它们都分别占据2个sp2杂化轨道,所以,3个氧原子都是sp2杂化的,整个分子的构型是V型。
如果按照8电子稳定结构的路易斯结构来描述O3分子的结构,则可写成:O═O(+)—O(-),但是根据夹层电子对互斥理论,中间的氧原子的价层电子对数为:[2(中心原子价电子数,O无法提供6个电子) +3(中心O有一对孤对电子,1个单电子,而1个单电子当作一对孤对电子处理) + 1(氧原子的单键提供的价电子数)] ÷ 2 = 3,所以臭氧分子的价层电子对空间构型为平面三角形,而中心原子有一对孤对电子和1个单电子(也会占据一个价层电子对的位置),所以O3的分子构型为V形。
注意:O3与SO2虽为等电子体,但由于氧原子最外层的6个电子无法全部参与成键,所以氧原子的实际价电子数是2而不是6,而SO2中的S却是6,O3的VSEPR判断方法与SO2不同,因为SO2的路易斯式为O=S:=O,而O3却不能是O=O:=O,而是O═O(+)—O(-)。
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