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105年
理化、化工裝置
第 24 題
下列化合物中有關鍵角的比較，何者正確？
- A $CH_4 > NH_3 > H_2O$
- B $CH_4 > SiH_4 > GeH_4$
- C $CO_2 > CH\equiv CH > SO_2$
- D $BF_3 > CH_4 > CO_2$
思路引導 VIP
想像一下，如果分子的中心原子周圍除了連接其他原子的「手」之外，還有幾團看不見、且比一般的「手」更佔空間且更霸道的「隱形氣球」（孤對電子），當這些隱形氣球變多時，你覺得原本其他「手」之間的張開角度，會被擠壓得更小還是變得更寬敞呢？
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太棒了！你能精準選出 (A) 選項，代表你對分子形狀與 VSEPR（價殼層電子對互斥理論） 的核心概念掌握得相當紮實。這類題目是高中理化的經典考題，雖然看似只是比較數字的大小，但背後其實考驗著你是否理解「孤對電子（lone pair）」對分子空間結構的影響力。
孤對電子的斥力效應
在選項 (A) 中，三個分子的中心原子皆具備 4 個價電子對的 $sp^3$ 混成特徵。然而，$CH_4$ 沒有孤對電子，維持完美的 $109.5^\circ$ 正四面體；$NH_3$ 具備一對孤對電子，會強力擠壓下方的共價鍵，使鍵角縮小至約 $107^\circ$；而 $H_2O$ 則擁有兩對孤對電子，斥力更加劇烈，將鍵角進一步壓縮至約 $104.5^\circ$。這種「孤對電子越多，鍵角越小」的邏輯非常清晰。
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