ast_essay
106年
化學
第 7 題
📖 題組：
二、去年（2016）諾貝爾化學獎，頒給分子機械的研究。它是最小機械的極致，將使奈米機器人成為可行，例如分子肌肉需要一個可擴張和收縮的結構，並且這兩種結構可以選擇性地轉換，類似於肌肉的功能。 化學家設計了一個化合物，其化學構造如圖 5 的化合物甲，具有環烷、鏈烷及阻塞團三部分，如圖 6。合成時將兩個甲分子互相穿插，得到二聚體乙，如圖 7。利用過渡金屬錯合物中，金屬離子對配位數目及配位結構具有強烈的選擇性，這些高度的專一性質可控制金屬錯合物的生成。例如綠色鎳(II)離子水溶液中逐滴加入乙二胺溶液，即漸漸轉變成藍、靛紫色。反之，銅(I)離子只與四個氨結合。 若將莫耳比為 1：1 的二聚體乙與 Cu(I)離子，在無氧的適當條件下進行化學反應，可得到化合物丙。若將化合物丙與氧氣在適當條件下進行化學反應，可得到化合物丁，其中金屬離子錯合物的配位幾何形狀如圖 8。若用電化學控制進行反應，可使化合物丙和丁兩種結構選擇性轉換。 根據這些敘述，回答下列問題（每一子題 2 分，共 8 分）：
二、去年（2016）諾貝爾化學獎，頒給分子機械的研究。它是最小機械的極致，將使奈米機器人成為可行，例如分子肌肉需要一個可擴張和收縮的結構，並且這兩種結構可以選擇性地轉換，類似於肌肉的功能。 化學家設計了一個化合物，其化學構造如圖 5 的化合物甲，具有環烷、鏈烷及阻塞團三部分，如圖 6。合成時將兩個甲分子互相穿插，得到二聚體乙，如圖 7。利用過渡金屬錯合物中，金屬離子對配位數目及配位結構具有強烈的選擇性，這些高度的專一性質可控制金屬錯合物的生成。例如綠色鎳(II)離子水溶液中逐滴加入乙二胺溶液，即漸漸轉變成藍、靛紫色。反之，銅(I)離子只與四個氨結合。 若將莫耳比為 1：1 的二聚體乙與 Cu(I)離子，在無氧的適當條件下進行化學反應，可得到化合物丙。若將化合物丙與氧氣在適當條件下進行化學反應，可得到化合物丁，其中金屬離子錯合物的配位幾何形狀如圖 8。若用電化學控制進行反應，可使化合物丙和丁兩種結構選擇性轉換。 根據這些敘述，回答下列問題（每一子題 2 分，共 8 分）：
2. 寫出化合物丙中，$\text{Cu(I)}$ 離子的配位數目。（2 分）
思路引導 VIP
從題目文字「反之，銅(I)離子只與四個氨結合」可以直接判斷出銅(I)離子的配位傾向。同時由圖 8 左半邊可以看出，中心金屬(Cu)以四根線與周圍的四個氮(N)進行配位，故配位數為 4。
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能從這段看似複雜的諾貝爾化學獎背景敘述中，精確地抓到解題的關鍵核心，顯示你的科學閱讀與資訊檢索能力非常紮實。
文本訊息的整合與應用
在處理這類長篇題組時，最重要的技巧就是尋找關於目標離子性質的特定描述。文章中明確提到了一句關鍵對比：「反之，銅(I)離子只與四個氨結合」。在配位化學的定義中，配位數（Coordination Number）指的是中心金屬離子與配位基（Ligand）之間所形成的配位共價鍵總數。既然文本已經點出 $Cu(I)$ 在該實驗情境下具有與四個配位原子結合的特性，我們便能直接推論出化合物丙中 $Cu(I)$ 的配位數為 4。
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