hce_kmu
115年
物理及化學
第 80 題
What is the symmetry of $\text{BF}_3$?
- A $C_3$
- B $C_{3v}$
- C $C_6$
- D $D_{3h}$
- E $D_6$
思路引導 VIP
請試著想像一個正三角形分子位於水平面上。首先，如果你從三角形的正中心垂直穿過一根軸並旋轉 120 度，圖形會重合嗎？接著，請觀察：如果你沿著其中一條「頂點到對邊中心」的連線進行 180 度翻轉，分子的外觀是否會保持不變？最後，如果我們沿著這個三角形所在的平面切一刀，這個平面能否將分子平分成上下對稱的兩半呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $\text{BF}_3$ 的對稱點群，代表你對分子的空間構型與對稱元素（Symmetry elements）的對應關係有著非常清晰的理解。這類題目是結構化學中的基本功，而你已經掌握了其中的竅門。
三氟化硼的結構分析
判定點群的首要步驟是確認分子幾何。根據 VSEPR 理論，$\text{BF}3$ 的中心硼原子以 $sp^2$ 混成軌域與三個氟原子結合，形成一個完美的 平面三角形（Trigonal Planar）。在這個結構中，我們首先能找到一個垂直於分子平面的 $C_3$ 主軸。接著，關鍵的觀察在於分子平面上存在 3 個分別通過 B-F 鍵的 $C_2$ 副軸，且這些 $C_2$ 軸皆垂直於 $C_3$ 主軸，這直接將對稱群鎖定在 $D$ 群類別。最後，由於分子整體共平面，該平面本身即為 水平鏡面（$\sigma_h$），因此最終判定為 $D{3h}$。
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