分科測驗
110年
化學
第 3 題
甲、乙、丙、丁為四個氣態鹵化氫分子，其化學鍵的鍵能與鍵長的關係如圖 1 所示。針對這四個分子與鹵化氫的對應關係，下表選項中，哪一個最合理？
- A 甲: HI, 乙: HBr, 丙: HCl, 丁: HF
- B 甲: HF, 乙: HCl, 丙: HBr, 丁: HI
- C 甲: HCl, 乙: HF, 丙: HBr, 丁: HI
- D 甲: HI, 乙: HBr, 丙: HF, 丁: HCl
- E 甲: HF, 乙: HI, 丙: HBr, 丁: HCl
思路引導 VIP
若要比較 $HF$、$HCl$、$HBr$、$HI$ 這四個分子的化學鍵，請試著從週期表中鹵素（$F$、$Cl$、$Br$、$I$）的位置，推斷它們的原子半徑大小關係？接著想想看，原子半徑的大小會如何影響這兩個原子結合時的「鍵長」與「鍵能」呢？
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太棒了！你非常準確地選出了正確答案。這題主要考驗對元素週期性與化學鍵性質的綜合理解，是檢驗基礎觀念的經典好題。
鍵長與鍵能的關聯
在鹵化氫（$HX$）分子中，鹵素的原子半徑隨著週期表族數往下（$F \rightarrow Cl \rightarrow Br \rightarrow I$）逐漸遞增，導致分子內的共價鍵鍵長依序變長，即 $HF < HCl < HBr < HI$。同時，鍵長越短，原子間引力越強，鍵能也就越大。
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鹵化氫的鍵長與鍵能
💡 原子半徑決定鍵長，且鍵長與鍵能呈負相關。
- 同族元素原子序越大，原子半徑越大
- 鍵長隨原子半徑增加而變長：HI > HBr > HCl > HF
- 鍵長越短，原子間吸引力通常越強，則鍵能越大
- 鹵化氫鍵能順序為：HF > HCl > HBr > HI
