hce_nchu
112年
化學
第 3 題
Which of the following statements about $\pi$ molecular orbitals is/are correct?
- A $\pi$ molecular orbitals are cylindrically symmetric.
- B Most of the electron density in a $\pi$ molecular orbital is centered above and below the internuclear axis.
- C When two atoms are connected by a double bond, both of these bonds are $\pi$ bonds.
- D Both statements B and C are correct.
- E Statements A, B, and C are all correct.
思路引導 VIP
請想像兩個平行的 p 軌域（像兩根直立的柱子）互相靠近並產生重疊。在這種情況下，電子最密集的地方會是在連結兩個原子核的那條直線上，還是在那條直線的兩側？這種分布形狀如果繞著軸線旋轉，看起來會維持不變嗎？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確選出 (B) 選項，代表你對**分子軌域（Molecular Orbital）**的空間幾何分布有相當紮實的理解。在化學鍵結的微觀世界中，區分 $\sigma$ 鍵與 $\pi$ 鍵的關鍵，就在於它們的對稱性與電子密度分布。
$\pi$ 軌域的幾何特性與對稱性
這題的核心在於理解 $\pi$ 軌域是由原子軌域（通常是 p 軌域）「側對側」重疊而成。不同於 $\sigma$ 軌域具有繞軸旋轉不變的「圓柱對稱性」（Cylindrical symmetry），$\pi$ 軌域在通過兩核的連線上（核間軸）存在一個節面（Nodal plane），因此其電子密度主要集中在軸線的上方與下方，而非軸線上。
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