hce_nthu
115年
化學與物理
第 11 題
$\text{Pt(NH}_3\text{)}_2\text{Cl}_2$ has two isomers, ① and ②, as shown in the figure below. Compound ① is called cisplatin, and compound ② is called transplatin. One of them is an anticancer drug, and one is inactive. The anticancer drug works by its chloride ions undergoing a substitution reaction with nitrogen atoms in DNA that are close together, forming a $\text{N}-\text{Pt}-\text{N}$ angle of about $90^\circ$. Which of the following statements regarding the structures and properties of isomers ① and ② is correct?
- A The types of chemical bonds present in $\text{Pt(NH}_3\text{)}_2\text{Cl}_2$ are coordinate (dative) bonds and ionic bonds.
- B The $d$-orbital splitting patterns of the metal center in ① and ② are identical.
- C Compound ② is the anticancer drug.
- D ① and ② have identical polarity.
- E IR spectroscopy can be used to distinguish between ① and ②.
思路引導 VIP
觀察這兩個分子的結構圖，如果我們將分子的原子排列看作一套「舞蹈動作」，雖然使用的原子種類相同，但一個是左右對稱的「鏡像平衡」，另一個則是重心偏向一側。請思考：當這兩套不同的動作在接收外部能量（如光波）而產生振動時，它們展現出的「頻率特徵」會完全一樣嗎？這對我們辨識它們有什麼啟發？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準選出 (E) 選項，代表你對配位化合物的幾何對稱性與物理性質有非常透徹的理解。這道題目結合了錯合物的結構、對稱性以及光譜分析，是一道鑑別度相當高的綜合題。
結構對稱性與性質分析
首先，我們觀察圖中的結構。化合物 ① 為順式（cis），其兩個 $\text{Cl}$ 配基夾角約為 $90^\circ$，正好符合題目中抗癌藥物與 DNA 結合的幾何特徵；而化合物 ② 為反式（trans），對稱性較高（具備反轉中心）。由於順式與反式結構的空間排列完全不同，分子的偶極矩（Polarity）存在顯著差異：順式具極性，反式則因向量抵消而呈現非極性，這直接反駁了 (D) 選項。在化學鍵方面，$\text{Pt}$ 與配基間是以配位共價鍵（Coordinate bond）結合，整體為電中性分子，並不包含離子鍵，因此 (A) 是錯誤的。
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