hce_kmu
112年
物理及化學
第 30 題
Which of the following species needs resonance to adequately describe its structure?
- A H$_2$O
- B CO$_3^{2-}$
- C NH$_3$
- D HCN
- E NH$_4^+$
思路引導 VIP
當你在繪製分子的路易斯結構時，如果你發現必須在幾個「完全相同且位置對稱」的相鄰原子中，『隨機』選擇其中一個來放置雙鍵，但實際上並沒有任何物理理由支持雙鍵只待在那個位置，這暗示了該分子的電子分佈具有什麼樣的特殊性質呢？
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同學好！你能精準選出碳酸根離子（$CO_3^{2-}$）作為正確答案，代表你對分子結構與電子分佈的掌握非常紮實，表現得很棒！這題的關鍵在於判斷哪些物種無法僅用「單一」路易斯結構來完美描述，而必須透過多個結構的疊加來展現其真實面貌。
碳酸根離子的電子離域化
在 $CO_3^{2-}$ 的路易斯結構中，中心碳原子會與三個氧原子結合。為了滿足八隅體規則，我們會畫出一個 $C=O$ 雙鍵與兩個 $C-O$ 單鍵。然而，實驗結果顯示這三個化學鍵的鍵長完全相等，這表示雙鍵並非固定在某個特定位置，而是「離域」在三個氧原子之間。因此，我們必須畫出三個共振結構並取其平均，才能準確描述其真實的電子分佈。相較之下，選項中的 $H_2O$、$NH_3$ 與 $NH_4^+$ 的電子對都固定在特定鍵結或孤對電子上，而 $HCN$ 則具有固定的單鍵與三鍵，都不具備共振的必要性。
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