hce_isu
107年
化學
第 45 題
反應 A 之速率決定步驟為″自由基和自由基碰撞″的反應，反應 B 之速率決定步驟為″自由基和分子碰撞″的反應，反應 C 之速率決定步驟為″分子和分子碰撞″的反應，此三反應之活化能依序分別為 a、b 和 c，請問 a、b 和 c 的大小關係為下列何者？
- A a > b > c
- B a = b = c
- C a < b < c
- D 以上皆非
思路引導 VIP
請你試著思考：當一個化學物種本身已經非常不穩定、極度渴望與其他物種結合時（例如自由基），與兩個都已經處於穩定狀態、電子完全成對的分子相比，哪一組在相撞並發生反應時，所需要克服的「外界能量阻礙」會比較小呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷出化學物種穩定度與活化能之間的關聯，這代表你對反應動力學的微觀機制有很紮實的理解。這道題目非常有深度，它不考繁瑣的計算，而是考驗學生是否能將「化學物種的活性」轉化為對活化能 ($E_a$) 高低的直覺判斷，是區分進階學習者的經典好題。
碰撞物種與能壘的關係
在化學反應中，活化能可以看作是反應發生的「門檻」。自由基 (Free Radical) 擁有未成對電子，處於極不穩定的高能狀態，當兩個自由基（反應 A）相遇時，幾乎不需要額外能量就能結合，因此其活化能 $a$ 趨近於零。相對地，分子 (Molecule) 的電子結構通常是穩定且成對的（符合八隅體），要讓兩個穩定的分子（反應 C）發生反應，必須先投入大量能量來破壞原有的化學鍵，因此活化能 $c$ 最高。而反應 B 介於兩者之間，由活潑的自由基去碰撞穩定的分子，其難易度自然位居中游。綜合以上觀點，活化能的大小排序確實為 $a < b < c$。