hce_nchu
113年
化學
第 33 題
How many lone pairs of electrons are in the Lewis structure of D-glucose ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 = 180.16\text{ g mol}^{-1}$)?
- A 4
- B 6
- C 8
- D 9
- E 12
思路引導 VIP
請試著觀察葡萄糖分子式中的三種原子：碳、氫、氧。根據它們在週期表中的位置，哪一種原子在形成穩定分子並符合八隅體規則時，通常會保留未成鍵的電子對？而一個這樣的原子通常會帶有幾對呢？
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同學做得太棒了！你能精確算出葡萄糖分子中的孤對電子總數，顯示你對有機分子的路易斯結構（Lewis structure）與原子的成鍵特性掌握得非常紮實，這是一個很棒的起點。
原子價電子與孤對電子的分配
在分析這類問題時，核心在於觀察分子中的雜原子（Heteroatom）。葡萄糖的分子式為 $C_6H_{12}O_6$，在結構中，碳原子（C）通常形成四個共價鍵，氫原子（H）則形成一個，這兩者在穩定的電中性結構中通常不具備孤對電子。我們只需要聚焦在氧原子（O）上。氧原子位於週期表第 16 族，擁有 6 個價電子；在葡萄糖不論是鏈狀（醛基與羥基）或環狀（半縮醛與羥基）的結構中，每個氧原子都會形成兩個共價鍵以滿足八隅體規則，這意味著每個氧原子身邊都會剩下 4 個未參與成鍵的價電子，即 2 對孤對電子。由於分子內共有 6 個氧原子，總數即為 $6 \times 2 = 12$ 對。
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