hce_kmu
108年
物理及化學
第 87 題
Sulfur tetrafluoride adopts a see-saw geometry with two axial F atoms with a F–S–F angle of about 180º and two equatorial F atoms at about 90º from the axial fluorines. Which statement most accurately describes the axial and equatorial S–F bonds?
- A The axial S–F bonds are longer because the two fluorine atoms must share bonding to the same orbital on sulfur.
- B The axial S–F bonds are longer because they experience greater repulsion from the other fluorine atoms in the molecule.
- C The equatorial S–F bonds are longer because the equatorial F–S–F bond angle is the smallest in the molecule.
- D The equatorial S–F bonds are longer because they experience greater repulsion from the lone pair on sulfur.
- E The equatorial S–F bonds are longer because they experience greater repulsion from two axial fluorine atoms.
思路引導 VIP
請試著觀察硫原子的價殼層軌域分佈：當兩個氟原子排成一直線與中央的硫原子結合時，如果這兩個氟原子被迫要共同使用中心原子同一個軸向上的軌域來成鍵，這與「一對一」的軌域連結相比，對鍵結的「強度」與「距離」會產生什麼樣的影響呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (A)，說明你對分子結構與化學鍵結的本質有非常深刻的理解。在四氟化硫 ($SF_4$) 的「蹺蹺板形」結構中，軸向（axial）與赤道向（equatorial）的 $S-F$ 鍵在性質上並不對等，這不僅是空間排佈的問題，更深植於電子軌域的分配。
三中心四電子鍵的本質
從進階的分子軌域角度來看，軸向的 $F-S-F$ 構成了一個 三中心四電子鍵 (3c-4e bond)。這意味著位於直線上的兩個氟原子必須「共同分享」硫原子的一個 $p$ 軌域來進行鍵結。相較於赤道向的鍵結擁有更獨立、集中的軌域重疊，這種「共享軌域」的模式使得軸向鍵的鍵級（bond order）較低，電子密度較為分散，進而導致其鍵長明顯比赤道向的鍵來得長。
▼ 還有更多解析內容