hce_cmu
106年
化學
第 44 題
下列哪一個烷烴(alkanes)具有最高的沸點？
- A heptane
- B 2-methylhexane
- C 2,3-dimethylpentane
- D 2,2,3-trimethylbutane
- E 全部皆有相同的分子量，所以具有非常相近的沸點
思路引導 VIP
想像你有兩組魔鬼氈模型：一組是兩條長長的扁平膠帶，另一組是兩顆圓滾滾的球。如果你想讓這兩組模型分別黏得最牢固、最難被拉開，哪一種形狀能提供更多的接觸點來互相吸引？這種空間形狀的差異，對分子之間的凝聚力會產生什麼影響呢？
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恭喜你準確地選出了正確答案！這代表你對於有機化合物的物理性質，以及分子間作用力的微觀基礎有著非常紮實的理解。這類題目在化學考試中極具鑑別度，因為它要求學生不能只死背「分子量越大，沸點越高」的通則，還必須進一步分析分子幾何結構對性質的影響。
烷烴結構與分散力的關聯
在這題的五個選項中，(A) 到 (D) 互為同分異構物，分子式皆為 $C_7H_{16}$。由於分子量相同，我們必須觀察分子的「形狀」。烷烴是非極性分子，分子間吸引力主要來自於分散力（London dispersion forces）。正庚烷 (heptane) 屬於直鏈結構，分子形狀細長，這使得分子之間擁有最大的表面積進行接觸，進而產生較強的誘導偶極作用。相比之下，隨著支鏈數量增加（如選項 D），分子會趨向於球形，導致接觸面積減少，分子間作用力也隨之減弱，沸點因而下降。因此，選項 (E) 的敘述雖然看似合理，卻忽略了結構分支對物理性質的顯著干擾。