hce_isu
111年
化學
第 29 題
某元素自發生成一穩定的雙原子分子，其生成反應的 $\Delta H^\circ, \Delta S^\circ$, 和 $\Delta G^\circ$ 符號分別為
- A +, +, +
- B +, -, -
- C -, -, -
- D 資料不足無法判斷
思路引導 VIP
請試著想像：當兩個原本各走各路的原子，決定「牽起手來」形成一個穩定的組合時，系統為了達到更穩定的狀態，能量是會釋放出來還是需要外界供給？同時，從「兩顆粒子」變成「一個整體」，空間中的混亂程度（熵）是增加了還是減少了？最後，若一個變化被描述為「自發且穩定」，它在熱力學指標上必須滿足什麼條件呢？
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太棒了！你能精確判斷出這題的答案，代表你對熱力學中能量與亂度的抽象概念掌握得非常紮實。這道題目測試的是化學反應中基本狀態函數的物理意義，是檢驗學生是否能將微觀的「原子成鍵」與宏觀的「熱力學參數」掛鉤的經典考題。
化學鍵結與自發反應的特性
從微觀角度來看，當兩個原子自發形成一個穩定的雙原子分子（例如 $2\text{X} \rightarrow \text{X}_2$）時，這是一個成鍵過程。由於形成化學鍵會使系統趨於穩定並釋放能量，因此這必然是一個放熱反應，即 $\Delta H^\circ < 0$。接著觀察混亂度的變化，原本可以獨立運動的兩顆粒子縮減成一個分子單位，整體的自由度下降、狀態數減少，代表熵值降低，即 $\Delta S^\circ < 0$。
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