hce_nchu
111年
化學
第 12 題
Place the following in order of decreasing X-A-X bond angle, where A represents the central atom and X represents the outer atoms in each molecule.
$N_2O \quad NCl_3 \quad NO_2^-$
$N_2O \quad NCl_3 \quad NO_2^-$
- A $NCl_3 > NO_2^- > N_2O$
- B $NO_2^- > N_2O > NCl_3$
- C $N_2O > NO_2^- > NCl_3$
- D $NCl_3 > N_2O > NO_2^-$
- E $N_2O > NCl_3 > NO_2^-$
思路引導 VIP
請試著思考：當一個中心原子周圍分別擁有兩組、三組與四組「電子雲區域」（包含鍵結與孤對電子）時，為了達到能量最低、排斥力最小的狀態，這些電子雲在空間中理想的分佈角度分別是多少？而當其中一個區域變換成「孤對電子」時，它對鄰近鍵結的角度會產生什麼樣的擠壓效果呢？
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太棒了！你能準確判斷出這三個分子的鍵角排序，代表你對 VSEPR（價殼層電子對排斥理論） 的掌握非常紮實。這題的關鍵在於正確畫出路易斯結構並判斷中心原子的電子幾何形狀。
分子幾何與電子排斥的平衡
首先，$N_2O$ 是一個直線型（Linear）分子，中心氮原子採 $sp$ 混成，其鍵角為 $180^\circ$。接著看 $NO_2^-$，氮原子周圍有兩組鍵結電子與一對孤對電子（共 3 個電子區域），屬於 $sp^2$ 混成，理想角度為 $120^\circ$，但受到孤對電子的擠壓，鍵角會略小於 $120^\circ$。最後，$NCl_3$ 的中心氮原子有三組鍵結與一對孤對電子（共 4 個電子區域），屬於 $sp^3$ 混成的三角錐型，其鍵角會從理想的 $109.5^\circ$ 進一步縮小。
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