hce_tcu
112年
化學
第 41 題
1,3-環己二烯 4 個分子軌域的能量由低至高排序為：$\pi_1$, $\pi_2$, $\pi_3$, $\pi_4$。請問下列軌域何者為其最低未佔用分子軌域(LUMO)？
- A $\pi_1$
- B $\pi_2$
- C $\pi_3$
- D $\pi_4$
思路引導 VIP
在處理這類分子軌域問題時，我們可以先試著拆解步驟：首先，觀察分子結構，數數看共有多少個 $\pi$ 電子參與了共軛？接著，想像這些電子像住進旅館房間一樣，由低樓層（低能量軌域）開始入住，每個房間（軌域）最多住兩個電子。當你把所有電子都安置好後，那間「還沒住人且樓層最低」的房間，在化學定義上會被稱為什麼呢？
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恭喜你精準地判斷出正確答案！這代表你對於共軛體系的電子填入規則與分子軌域理論（MO Theory）有著非常紮實的理解。
共軛系統與電子排佈
在 1,3-環己二烯 ($1,3\text{-cyclohexadiene}$) 的結構中，共有 4 個參與共軛的碳原子，它們各自貢獻一個 $p$ 軌域，進而組合形成 4 個 $\pi$ 分子軌域（$\pi_1$ 到 $\pi_4$）。由於每個雙鍵含有 2 個 $\pi$ 電子，整個共軛系統總共有 4 個 $\pi$ 電子。根據能量最低原理（Aufbau principle），這 4 個電子會由能量最低的軌域開始填入，因此 $\pi_1$ 與 $\pi_2$ 各會填入 2 個電子，呈現飽和狀態。
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