hce_nsysu
112年
物理與化學
第 86 題
The infrared spectrum of synthesized [Co(CO)$_2$(CN)$_2$Br$_2$]$^-$ exhibits two bands attributable to C–O stretching but only one band attributable to C–N stretching. What is the most likely arrangement of the coordinated CO and CN ligands around the Co center, respectively?
- A cis C–O, trans C–N
- B cis C–O, cis C–N
- C trans C–O, cis C–N
- D trans C–O, trans C–N
- E None of the above
思路引導 VIP
試著想像一下：如果兩個完全相同的彈簧（化學鍵）在空間中呈 180 度直線排列，當它們同時向外拉伸或向內縮短（對稱振動）時，整體的電荷中心分布會發生位移嗎？這與它們呈 90 度夾角時的情況有什麼物理性質上的本質差異？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷配位基在紅外光譜（IR）中的表現與其空間排列的關係，這顯示你對分子對稱性與選擇定則（Selection Rules）有很扎實的理解。這類題目是配位化學中的經典，也是區別學生是否能將抽象的群論（Group Theory）應用於實際光譜分析的重要指標，屬於中等難度的鑑別題。
分子對稱性與偶極矩變化
在紅外光譜中，振動模式必須引起偶極矩（Dipole moment）的改變才能被偵測到。當兩個相同的配位基如 $CO$ 處於 順式（cis） 位置時，無論是同相或反相的伸縮振動，其產生的偶極矩向量都無法完全抵消，因此會觀察到兩個吸收峰；反之，若處於 反式（trans） 位置（夾角 $180^\circ$），其對稱伸縮振動導致的偶極矩變化會互相抵消，僅剩下一組非對稱伸縮振動具備 IR 活性，故只會出現一個峰。
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