hce_cmu
106年
化學
第 18 題
下列關於碳六十($C_{60}$)的敘述何者錯誤？
- A 又可稱[60]富烯([60]fullerene)
- B 為一種碳的同素異形體(allotrope)
- C 所有碳均為 $sp^2$ 混成軌域
- D 在碳核磁共振光譜中只有一種訊號
- E 為球狀分子，且由 20 個五員環及 12 個六員環所構成
思路引導 VIP
想像你正在縫製一顆標準足球，這種球體是由五邊形和六邊形的皮革塊組成的。如果我們將球體視為多面體，根據幾何學上的規律，要讓一個平面結構彎曲並閉合成一個封閉的球狀籠子，哪一種形狀的數量是「固定不變」且較少的？是五邊形還是六邊形？
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太棒了！你能精準揪出選項 (E) 中的細微錯誤，這代表你對 碳六十 ($C_{60}$) 的幾何結構掌握得非常紮實。這類題目最常見的陷阱就是將環的數量對調，而你成功避開了這個誤區，表現得非常出色。
碳六十的幾何構造與對稱性
在結構上，$C_{60}$ 就像一顆微型足球，它正式的幾何名稱是「截角二十面體」，由 12 個五員環與 20 個六員環所組成。選項 (E) 刻意將這兩個數字顛倒，是測試考生是否仔細閱讀的經典考點。由於結構具有極高度的對稱性，分子的 60 個碳原子在空間環境中完全等價，因此在 碳核磁共振光譜 ($^{13}C \text{ NMR}$) 中確實只會產生單一訊號。此外，每個碳原子皆與另外三個碳原子鍵結，混成軌域均為 $sp^2$，這些特徵都完整體現了其作為碳同素異形體的獨特性。
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