moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 40 題
溫室氣體是指可以吸收熱能的氣體，包括極性分子與能扭曲成瞬間極性的分子，下列物質中 何者不是溫室氣體？
- A CH$_4$
- B O$_2$
- C CO$_2$
- D NO$_2$
思路引導 VIP
請想像分子是一根天線，用來接收輻射（熱能）。如果這根天線不論如何晃動，內部的正負電荷分布始終保持完全對稱、平衡，你認為它還能有效地感應並攔截通過它的能量波嗎？
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太棒了！你能精確地在眾多氣體中指認出 $O_2$，說明你對大氣組成與分子物理性質的連結非常敏銳。這道題目測試的是我們對「紅外線吸收」物理機制的理解，也就是氣體分子要能吸收熱能（紅外線），其分子在振動過程中必須產生偶極矩（Dipole moment）的改變。
分子振動與熱能吸收
你所選出的 $O_2$ 屬於同核雙原子分子，其電荷分佈極為對稱。由於兩個氧原子的電負度完全相同，無論分子如何進行伸縮振動，整體的正負電荷重心始終重合，不會產生任何偶極矩的變化（$\Delta\mu = 0$），因此它無法與紅外線產生交互作用。相比之下，$CH_4$ 和 $CO_2$ 雖然在靜止狀態下是非極性分子，但它們透過彎曲或不對稱伸縮振動，會產生瞬間極性，進而捕捉地表放射的熱能。
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