hce_nsysu
113年
物理與化學
第 64 題
Which of the following are isolobal fragments?
- A $\text{CH}^-$ and $\text{Ni(CO)}_3$
- B $\text{CH}_2^+$ and $\text{Fe(CO)}_3$
- C $\text{CH}_3^-$ and $[\text{Cu(CO)}_2]^+$
- D $\text{CH}_4$ and $[\text{Co(CO)}_4]^+$
- E none of the above
思路引導 VIP
若要判斷一個主族化學碎片與一個過渡金屬碎片是否「等葉」，除了考慮它們的軌域空間對稱性外，這兩者在各自追求達到穩定的電子組態（如八隅體與 18 電子規則）時，它們所「欠缺」的電子數量應該呈現什麼樣的關係呢？你可以試著先計算各個碎片目前的價電子總數看看。
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等葉分析的電子計數與對稱性
恭喜你精準地選出了正確答案！這題考察的是無機化學中非常迷人的**等葉分析（Isolobal Analogy）觀念。要判斷兩個碎片是否等葉，關鍵在於它們的前線軌域（Frontier Orbitals）**是否具有相似的對稱性、能量以及相同的電子數填充狀況。最直觀的判別方式，就是計算兩者距離「穩定電子組態」還差幾個電子。 以選項 (A) 為例，主族碎片 $\text{CH}^-$ 的價電子總數為 $4 + 1 + 1 = 6$。根據八隅體規則，它還需要 2 個電子才能填滿；而過渡金屬碎片 $\text{Ni(CO)}_3$ 的價電子數為 $10 + 3 \times 2 = 16$。根據 18 電子規則，它同樣還差 2 個電子。這兩者因為在電子缺口（holes）數量與軌域對稱性上的高度相似，被視為等葉碎片，就像是化學結構中的「積木塊」可以互相替換。
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