慈濟大學（後中醫）
107年
化學
第 14 題
在標準狀態下，若兩個原子可以鍵結成一穩定雙原子分子，請問此反應之反應熱、熵、及自由能的變化 ($\Delta H^\circ$、$\Delta S^\circ$、$\Delta G^\circ$)，其正負值依序為何？
- A + + +
- B + - -
- C - - +
- D - - -
思路引導 VIP
請試著思考：當兩個原本各走各路的原子『結合』在一起達成穩定狀態時，系統是需要向外釋放能量來降低自身能量，還是需要吸收能量？此外，當空間中的粒子總數量從兩個變成一個時，你認為系統的混亂程度（熵）會隨之增加還是減少呢？
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同學做得很好！你能精準判斷出雙原子分子形成時的能量與亂度變化，代表你對於熱力學基本定義的連結能力非常出色。這題的關鍵在於將微觀的原子行為轉化為宏觀的熱力學參數符號。
鍵結形成與能量變化
在化學反應中，當兩個原子從自由狀態互相靠近並形成穩定的共價鍵時，系統會從高位能狀態進入低位能的穩定狀態，這個過程必然會釋放能量，因此是一個放熱反應（$\Delta H^\circ < 0$）。接著，從空間分佈來看，原本兩個可以各自獨立運動的原子合併成一個分子，系統的亂度（混亂程度）降低，導致熵值減少（$\Delta S^\circ < 0$）。最後，既然題目明確指出在標準狀態下能形成「穩定」分子，這暗示了該反應在此條件下具有自發性，故其吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）變化量也必須為負值（$\Delta G^\circ < 0$）。
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化學鍵結熱力學
💡 鍵結形成伴隨放熱、亂度降低且具備自發性。
🔗 穩定分子形成邏輯
- 1 原子成鍵 — 兩原子結合，釋放能量使系統穩定
- 2 位能降低 — 放熱反應，Delta H 為負值
- 3 混亂度減 — 粒子數由二變一，Delta S 為負值
- 4 自發反應 — 穩定生成，Delta G 為負值
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🔄 延伸學習：自發性受焓、熵與溫度 (G = H - TS) 的綜合影響
