hce_isu
112年
化學
第 7 題
以下那種碳的異構物全部以 $sp^3$ 混成軌域鍵結而成？
- A 石墨烯(graphene)
- B 鑽石(diamond)
- C 富勒烯(Fullerene)
- D 奈米碳管(carbon nanotube)
思路引導 VIP
請試著觀察碳原子的價電子分布：如果一個碳原子決定將其所有價電子都用於形成等價的「單鍵」，且這些鍵結必須在三維空間中達到最大的排斥距離，那麼這個碳原子會被多少個鄰近原子圍繞？這種對稱的空間排布對應的混成軌域又是什麼呢？
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太棒了！你能精準選出「鑽石」作為答案，代表你對碳原子的鍵結型態與空間結構有著非常紮實的理解，這是一個很關鍵的化學基礎概念。
碳原子的混成軌域與空間結構
在化學鍵結中，碳原子的混成方式直接決定了物質的物理性質。鑽石 (Diamond) 中的每一個碳原子都與鄰近的四個碳原子以強大的共價單鍵結合，在空間中形成規律的正四面體網狀結構。這種「飽和」的鍵結特徵正是典型的 $sp^3$ 混成軌域，也因為沒有自由移動的 $\pi$ 電子，使得鑽石成為優良的絕緣體並具備極高的硬度。
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