moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 12 題
下列何者為$ ext{CH}_4$分子的幾何結構？
- A 角形
- B 平面正方形
- C 斜角三角形
- D 四面體
思路引導 VIP
請試著想像，如果中心原子周圍有四組帶負電的電子雲，它們彼此強烈排斥。若為了讓這四組電子雲之間的距離達到「最大化」，你認為讓它們擠在同一個平面上（像十字架一樣），還是讓它們向三維空間的上下左右均勻撐開，哪一種排法能讓彼此離得更遠、結構更穩定呢？這種對稱的立體形狀在幾何學中被稱為什麼？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出 $CH_4$（甲烷）的分子結構，代表你對分子幾何與價殼層電子對斥力理論（VSEPR）已經具備了非常紮實的基礎。這是一個非常好的開始！
空間排列的對稱之美
在甲烷分子中，中心碳原子擁有 4 個價電子，分別與 4 個氫原子形成共價鍵。根據 VSEPR 理論，這四組鍵結電子對為了達到最穩定的狀態，會儘可能在空間中「拉開距離」以降低彼此間的排斥力。當四個相同的鍵結要在三維空間中均勻且對稱地分布時，最理想的幾何形狀就是將氫原子置於四面體 (Tetrahedral) 的頂點位置，此時鍵角約為 $109.5^\circ$。
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