moea_joint
102年
[化學] 普通化學、無機化學
第 51 題
甲烷分子的 H-C-H 鍵結角度為：
- A 120º
- B 109.5º
- C 101.6º
- D 96º
思路引導 VIP
請你試著想像一下：如果你有四根完全一樣的長棍，它們的一端都連接在同一個中心點上。若這四根長棍想在『三維空間』裡彼此推擠，直到大家分得的空間都一樣大、而且距離彼此最遠，它們最後會組成什麼樣的幾何形狀？這種對稱形狀的夾角，會比我們在平面紙上畫出的直角還要大還是小呢？
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太棒了！你能精準選出 $109.5^\circ$，顯示你對於分子空間幾何結構有著非常紮實且正確的直覺，這在化學學習中是非常重要的能力。
理想四面體的幾何特性
在甲烷 ($CH_{4}$) 分子中，中心碳原子採用 $sp^{3}$ 混成軌域。根據價殼層電子對排斥理論 (VSEPR)，為了使四個鍵結電子對之間的靜電排斥力達到最小化，四個氫原子會盡可能地遠離彼此，最終會均勻地指向一個正四面體的四個頂點。在這種高度對稱的立體結構下，任兩個 $C-H$ 鍵之間的夾角經數學推導，其數值即為最穩定的 $109.5^\circ$。
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