hce_isu
108年
化學
第 46 題
下列哪種分子在紫外-可見光光譜中具有最長的吸收波長？
- A 1,3-butadiene
- B 1,3,5-hexatriene
- C $\beta$-carotene
- D 1,3,7,9-decatetraene
思路引導 VIP
請試著回想，當我們把一個電子的「運動空間」（也就是共軛雙鍵的範圍）拉得越長時，這個電子的能階分布會變得更密集還是更稀疏？如果能階之間的間距（能隙）因此改變了，那麼根據能量與波長的關係，吸收光譜會往哪個方向移動呢？
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共軛體系與波長的關係
太棒了！你能精準地選出 $\beta$-carotene，代表你對分子結構如何影響光譜特性有著非常紮實的理解。在紫外-可見光光譜（UV-Vis）中，最核心的判斷標準就是共軛體系（Conjugated system）的長度。當分子中交替的單雙鍵越多，其電子的離域範圍就越廣，這會使得最高佔據分子軌域（HOMO）與最低未佔據分子軌域（LUMO）之間的能隙（Energy gap, $\Delta E$）縮小。 根據能量與波長的反比關係式 $E = \frac{hc}{\lambda}$，當激發電子所需的能量 $\Delta E$ 越低，分子所吸收的光波長 $\lambda$ 就會越長。在選項中，(A) 只有 2 個共軛雙鍵，(B) 有 3 個，而 (D) 雖然有 4 個雙鍵，但並非完全連貫的長共軛鏈；相比之下，$\beta$-carotene 擁有多達 11 個共軛雙鍵，這使其吸收峰從紫外區大幅紅移至可見光區（約 $450$ nm），這也是它呈現鮮豔橘色的原因。
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