moea_joint
111年
[化學] 普通化學、無機化學
第 38 題
下列哪一個化合物的分子結構具有反轉中心？
- A BF_3
- B SiF_4
- C XeF_4
- D PF_5
思路引導 VIP
請你試著想像一個三維座標系，並將分子的中心原子置於原點 (0, 0, 0)。如果我們將分子上的每一個原子，都沿著通過原點的直線移動到另一側等距離的位置，什麼樣的幾何排布才能確保移動後的原子位置，剛好會與原本存在的另一個相同原子完全重合呢？
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恭喜你答對了！這代表你對於分子的空間幾何結構以及對稱元素（Symmetry elements）有相當精確的掌握。要判斷一個化合物是否具有反轉中心（Center of inversion, $i$），核心在於觀察分子中任一原子在座標 $(x, y, z)$ 處，是否都能在中心原點的對側 $(-x, -y, -z)$ 找到完全相同的原子。
分子幾何與對稱性分析
以 $XeF_4$ 為例，根據 VSEPR 理論，它屬於 $AX_4E_2$ 型態，幾何形狀為平面正方形。氙原子（Xe）位於中心，四個氟原子（F）對稱地分佈在平面的四個頂點，而兩對孤對電子則分別垂直位於平面的上下兩方。這種高度對稱的排布，使得從中心出發的任何方向都有其鏡像對應點，因此具備反轉中心。相比之下，選項中的 $BF_3$（平面三角形）、$SiF_4$（正四面體）以及 $PF_5$（雙三角錐）雖然都具備高度對稱性，但它們在幾何頂點的排布上，並無法滿足「中心對點」的一一對應關係。
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