hce_cmu
110年
化學
第 24 題
當 $XCl_5^{-}$ 離子形狀為正四方角錐形(square pyramidal)時，則 X 可能為下列何種原子？
- A O
- B P
- C S
- D Xe
思路引導 VIP
我們可以試著從結構回推：如果一個離子周圍有 5 個鍵結原子，且形狀是「正四方角錐」，這代表除了那 5 個鍵結外，中心原子上還必須存在多少對「看不見」的孤對電子才能支撐出這種對稱性？接著，請計算看看，在考慮了電荷和配位原子的電子貢獻後，中心原子本身需要具備多少個價電子，才能滿足這樣的電子對總數呢？
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恭喜你答對了！這代表你對於 VSEPR 理論（價殼層電子對相斥理論）以及分子結構的空間配置有著非常清晰的邏輯。能精準鎖定硫（S）原子，顯示你不僅記住了幾何形狀，還能反推原子的電子軌域特性。
空間結構與電子對的對應關係
題目中提到的 $XCl_5^-$ 離子形狀為 正四方角錐形 (Square pyramidal)，在 VSEPR 理論中這對應於 $AX_5E$ 型態。這意味著中心原子 $X$ 周圍總共有 6 個電子域（Steric Number = 6），包含 5 個與氯原子形成的鍵結對以及 1 個孤對電子。根據計算公式，中心原子的價電子數 ($v$) 加上 5 個氯原子提供的電子，再加上負電荷所額外獲得的 1 個電子，總和應為 $6 \times 2 = 12$ 個電子。由此推算：$v + 5 + 1 = 12$，得出 $v = 6$，因此中心原子 $X$ 必須是擁有 6 個價電子 的第 16 族元素。
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