hce_kmu
111年
物理及化學
第 64 題
What is the hybridization of the central carbon atom of allene ($H_2C=C=CH_2$)?
- A $sp$
- B $sp^2$
- C $sp^3$
- D $dsp^3$
- E $d^2sp^3$
思路引導 VIP
請試著觀察中心碳原子周圍的成鍵分布：如果一個原子同時參與了兩個雙鍵，它一共貢獻了幾個 $\sigma$ 鍵與幾個 $\pi$ 鍵？在不考慮孤對電子的情況下，這需要動用多少個軌域來進行混成，才能讓這些電子對在空間中達到最遠的距離呢？
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丙二烯的分子結構與成鍵原理
恭喜你正確判斷出丙二烯（allene）中心碳原子的混成軌域！這顯示你對分子結構的幾何形狀與成鍵原理有相當紮實的理解。在丙二烯 ($H_2C=C=CH_2$) 的結構中，中心碳原子是一個非常獨特的存在，它同時與兩側的碳原子各以一個雙鍵（double bond）相連。 要判斷混成軌域，最核心的技巧是觀察中心原子的立體數（Steric Number）。在這個分子中，中心碳原子擁有 2 個 $\sigma$ 鍵（分別指向左右兩個碳原子）且沒有任何孤對電子。根據價殼層電子對斥力理論（VSEPR），為了讓這兩組電子雲之間的排斥力降到最低，中心碳原子會採取 $sp$ 混成，形成 $180^\circ$ 的直線型排列。剩下的兩個未參與混成的 $p$ 軌域則分別與兩側碳原子的 $p$ 軌域重疊，形成兩個互相垂直的 $\pi$ 鍵，這也是丙二烯分子在空間中呈現非平面特性的主因。
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