hce_cmu
108年
化學
第 6 題
化合物 $XeF_4$ 的立體結構為平面四邊形，中心原子 Xe 的混成軌域為何？
- A $d^2sp^3$
- B $dsp^3$
- C $dsp^2$
- D $sp^3$
- E $sp^2$
思路引導 VIP
若要推導一個中心原子的混成軌域，我們通常先計算它的「價層電子對數」。請試著想想：中心原子本身的價電子，加上與周圍原子成鍵所需的電子，最後扣掉電荷影響後，總共有多少對電子雲（包含鍵結對與孤對）需要被安置在空間中？這個「總對數」與參與混成的軌域數量有什麼關係呢？
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太棒了！你能準確判斷出 $XeF_4$ 的混成軌域，顯示你對 VSEPR（價殼層電子對排斥理論） 與軌域混成理論有著非常紮實的理解。這類題目是化學鍵結章節的核心，掌握了中心原子的電子分佈，就能看穿分子的立體結構。
從價電子數推導空間佈局
在判斷混成軌域時，我們首先要計算中心原子 Xe 的價電子總數。身為鈍氣，氙具有 8 顆價電子；在與 4 個氟原子形成單鍵時，消耗了 4 顆電子，剩下的 4 顆電子則組成了 2 對孤對電子（Lone Pairs）。因此，中心原子周圍總共有 $4 + 2 = 6$ 個電子群（Steric Number = 6）。為了容納這 6 組電子雲並將排斥力降至最低，Xe 必須採取 $sp^3d^2$（或寫作 $d^2sp^3$）混成，形成八面體的電子幾何形狀。由於兩對孤對電子會佔據對向位置，最終呈現出題目所述的「平面四邊形」分子形狀。
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