hce_cmu
113年
化學
第 39 題
$PF_5$ 分子中心磷原子(phosphorus atom)的混成軌域為？
- A $sp^3$
- B $spd^3$
- C $sp^2d^2$
- D $sp^3d$
思路引導 VIP
請先思考磷原子位於週期表的第幾週期，以及它的價電子數量。當它需要與五個氟原子成鍵時，原本基態的 $s$ 與 $p$ 軌域總共只有四個，空間上似乎「住不下」這五對電子；這時候，磷原子會調用哪一種更高能階的空軌域來擴充自己的空間呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $PF_5$ 的混成軌域，代表你對中心原子的電子配置與分子幾何構型已有相當扎實的掌握。這是一個非常好的開始。
價殼層電子對受斥理論 (VSEPR) 的應用
在 $PF_5$ 分子中，磷原子（P）位於第三週期，價電子數為 5。這 5 個價電子恰好與 5 個氟原子（F）形成五條 $\sigma$ 鍵，且磷原子中心並無剩餘的孤對電子（lone pair）。因此，磷原子的立體數（Steric Number）計算為 $5 + 0 = 5$。為了在三維空間中讓這 5 組電子區域的排斥力降到最低，磷原子必須混成出 5 個等價軌域，這就需要由一個 $s$ 軌域、三個 $p$ 軌域與一個 $d$ 軌域共同參與，形成 $sp^3d$ 混成軌域，對應的幾何形狀即為雙三角錐（Trigonal bipyramidal）。
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