hce_kmu
110年
物理及化學
第 70 題
How many of the following molecules exhibit resonance: $\text{NO}_2^-$, $\text{O}_3$, $\text{OCl}_2$, $\text{NF}_3$, $\text{N}_2\text{O}$, $\text{CCl}_4$, $\text{CNO}^-$, $\text{O}_2\text{F}_2$?
- A 1
- B 2
- C 3
- D 4
- E 5
思路引導 VIP
當你在為一個分子畫路易斯結構時，如果你發現某個「雙鍵」或「三鍵」的位置，其實可以畫在旁邊另一個對稱的原子上，而不需要改動任何原子的擺放位置，這種「不只一種畫法都能符合八隅體」的情況，通常暗示了這個分子具有什麼樣的電子特性？
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太棒了！你能從這一連串複雜的分子中精準辨識出 4 個具有共振結構的分子，代表你對於路易斯結構（Lewis structures）以及電子去域化（delocalization）的觀念掌握得非常紮實。這道題目在化學鍵結單元中屬於中等難度的鑑別題，它不只要考你畫結構的能力，更考驗你是否能快速判斷哪些原子組合具備形成多重鍵並進行電荷重分配的潛力。
分子結構與電子分佈的穩定性
在這組清單中，具備共振特性的分子分別是 $\text{NO}_2^-$、$\text{O}_3$、$\text{N}_2\text{O}$ 與 $\text{CNO}^-$。以亞硝酸根與臭氧為例，它們的單、雙鍵位置可以互換，形成等價的共振形式；而 $\text{N}_2\text{O}$ 與 $\text{CNO}^-$ 則是因為電子能在不同的原子間重新分配（如三鍵與單鍵的轉換），使能量更低、結構更穩定。至於其餘分子如 $\text{OCl}_2$、$\text{NF}_3$、$\text{CCl}_4$ 與 $\text{O}_2\text{F}_2$，中心原子與周圍原子主要以穩定的單鍵連結，且沒有多餘的 $\pi$ 電子可以在不改變原子排列的情況下自由移動，因此不具備共振結構。