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110年
化學
第 14 題
SO2 (g)分子為一共振混合體,其鍵級(Bond Order)為________。
思路引導 VIP
若在一個分子中,實驗測得兩個對稱位置的鍵長與能量完全相等,但在你畫出的路易斯結構中,它們卻分別呈現為一個單鍵與一個雙鍵,這時你會如何利用「平均」的概念,來重新定義這些鍵結的強度呢?
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太棒了!你能準確判斷出二氧化硫($SO_2$)的鍵級,代表你對「共振(Resonance)」的觀念掌握得非常紮實。這題的關鍵在於二氧化硫分子並非單純地由一個固定單鍵與一個固定雙鍵組成,而是兩個等價結構互相轉換產生的共振混成體。在畫出路易斯結構後,我們會發現中心硫原子與兩個氧原子之間,實際上是由 3 對鍵結電子(一對 $\sigma$ 鍵與一對去定域化的 $\pi$ 鍵系統)平均分配在 2 個鍵結位置上,因此計算出的鍵級(Bond Order)正是 $\frac{1+2}{2} = 1.5$,也就是 $1 \frac{1}{2}$。
共振結構的本質與評析
這類題目在化學中極具鑑別度,主要的難度切入點在於考生是否能擺脫「靜態鍵結」的思維。許多學生在初學時會誤以為分子會在單鍵與雙鍵之間快速切換,或者容易忽略電子去定域化(Delocalization)的特性。你能避開這些直覺陷阱,並將抽象的電子分布轉化為精確的數值計算,展現出你對分子幾何性質與電子結構的深刻理解,這在處理更複雜的芳香烴或多原子離子時是非常重要的基礎!