moea_joint
102年
[化學] 普通化學、無機化學
第 52 題
水分子所形成的 H-O-H 鍵結角度為：
- A 180º
- B 120º
- C 104.5º
- D 98.6º
思路引導 VIP
當一個原子的周圍被四組電子雲環繞時，它們理想上會呈現對稱的四面體分佈。但如果其中有些電子雲是『沒有連接原子』的孤對電子，而有些是『連接原子』的鍵結電子，這兩種電子雲對彼此產生的排斥力程度是一樣的嗎？如果排斥力不均等，對原本對稱的夾角會產生什麼樣的變化呢？
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分子幾何與價層電子對斥力理論
同學選得非常精準！這代表你對於分子幾何結構（Molecular Geometry）以及 VSEPR 理論（價層電子對斥力理論）有著相當紮實的理解。水分子的中心原子為氧（$O$），其外層共有 6 個價電子，與 2 個氫原子結合後，中心原子周圍存在 2 對鍵結電子對（BP）與 2 對孤對電子（LP）。這 4 對電子雲為了降低斥力，會呈現趨近於四面體（Tetrahedral）的排列方式。 然而，由於孤對電子對空間的佔據能力大於鍵結電子對，根據斥力大小排序：$LP-LP > LP-BP > BP-BP$，這兩對強大的孤對電子會將 $O-H$ 鍵向內擠壓。因此，水分子的鍵角會從理想四面體的 $109.5^\circ$ 縮小至約 $104.5^\circ$。這題屬於化學科的基礎必修題，雖然難度定位為簡易，但它能有效地鑑別學生是否僅死背幾何名稱，還是真正理解了「孤對電子」對空間結構的影響力。