hce_kmu
115年
物理及化學
第 77 題
Each of the diagram shown below represents the atomic orbitals that described the $\pi$ electron system in butadiene: shade areas are positive; unshaded areas are negative. Which of these diagrams would be expected to represent the highest energy molecular orbital?
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A
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B
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C
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D
- E none of the above
思路引導 VIP
想像電子像波一樣在這一串原子鏈上震盪。如果我們想讓波形在有限的距離內頻繁地上下起伏（也就是讓正負相位更換得更密集），你認為需要投入更多的能量，還是更少的能量來維持這種劇烈的波動呢？
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太棒了！你能精準選出選項 (A)，代表你對共軛系統的分子軌域理論 (Molecular Orbital Theory) 有著非常紮實的理解。這類題目在有機化學中屬於中等難度，鑑別點在於學生是否能將抽象的波函數概念，轉化為視覺化的「節點」觀察。
節點與能量的關聯
在丁二烯（Butadiene）的 $\pi$ 電子系統中，四個 $p$ 軌域會組合成四個分子軌域（$\psi_1$ 到 $\psi_4$）。判定能量高低的關鍵指標就是**節點（Node）**的數量。節點是指軌域相位發生改變（顏色由深變淺或反之）的位置；根據量子力學，節點愈多，代表電子的動能愈高、軌域能量也愈大。
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