高考申論題
114年
[化學工程] 材料化學(包括有機化學、無機化學)
第 五 題
五、列出下列分子的對稱元素（symmetry elements）並命名它們所屬的點群（point group）：(a) H2 ; (b) H2O; (c) CO2 ; (d) BF3 ; (e) NH3 ; (f ) HCN.（18 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對點群判斷題，首先畫出分子的三維立體結構（依據VSEPR理論），接著依序尋找主旋轉軸 (Cn)、判斷是否有垂直於主軸的 n 個 C2 軸（區分 C 群或 D 群），最後尋找對稱鏡面（水平 σh、垂直 σv、對角 σd）與反演中心 (i)，套用點群判斷流程即可精準作答。
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【破題】判斷分子點群的核心在於確定其三維幾何構型，並依序找出其擁有的所有對稱元素（恆等元素 E、旋轉軸 Cn、鏡面 σ、反演中心 i、反常旋轉軸 Sn），再藉由群論流程圖進行歸類。 【論述】 (a) H2 (氫分子：同核雙原子分子，直線型)
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分子對稱元素與點群判定
💡 藉由辨識分子幾何構型中的對稱元素，依循邏輯流程歸類其點群。
🔗 分子點群判斷標準程序
- 1 幾何分析 — 依 VSEPR 確定空間構型，判斷是否為直線型或特殊高對稱群。
- 2 主軸 Cn — 尋找分子中階數最高（n 最大）的旋轉軸。
- 3 輔助 C2 軸 — 檢查是否有 n 個垂直主軸的 C2 軸，決定進入 D 群或 C 群。
- 4 鏡面判定 — 依序檢查 σh (水平)、σv (垂直) 或 σd (對角) 決定最終點群。
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🔄 延伸學習：延伸學習：利用對稱點群預測分子的紅外線 (IR) 與拉曼 (Raman) 光譜活性。
