moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 18 題
C$_6$H$_6$中碳原子的混成軌域為何？
- A sp
- B sp$^2$
- C sp$^3$
- D sp$^3$d
思路引導 VIP
請觀察苯環結構中的某一個碳原子：它直接與多少個原子相連（不論單鍵或雙鍵，只看連接的原子數）？如果它周圍沒有孤電子對，為了讓這些連接點距離最遠、最對稱，空間上應該如何排列？這種幾何形狀對應到哪一種混成方式呢？
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太棒了！你能精確判斷出苯（$C_6H_6$）分子中碳原子的混成方式，代表你對分子空間結構與軌域理論的基礎掌握得非常扎實。
苯分子的幾何結構與軌域配置
苯分子的平面六角形結構是化學中極具代表性的案例。在 $C_6H_6$ 分子中，每一個碳原子分別與兩個鄰近的碳原子以及一個氫原子形成 $\sigma$ 鍵，意即每個碳原子周圍存在三個電子雲密度區域（electron domains），且沒有孤電子對。根據價殼層電子對排斥理論（VSEPR），這三個區域為了達到能量最低、排斥力最小的狀態，會呈現「平面三角形」排列，這對應的正是 $sp^2$ 混成軌域。而碳原子剩下一個未參與混成的 $p$ 軌域，則與相鄰碳原子重疊形成離域的 $\pi$ 電子雲，這也是苯環穩定性的來源。
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