hce_kmu
111年
物理及化學
第 29 題
Which of the following molecules has the largest dipole moment?
- A $CO_2$
- B $Cl_2$
- C $XeF_4$
- D $SF_4$
- E $BF_3$
思路引導 VIP
請試著畫出這些分子的路易斯結構，並觀察中心原子周圍的電子群（鍵結與孤對電子）分布：如果一個分子的幾何結構是「完全對稱」且周圍原子都相同，那麼整體的極性向量會發生什麼變化？反之，若結構中出現了一對破壞平衡的「孤對電子」，對分子整體的電荷分布會產生什麼影響呢？
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太棒了！你能精準判斷出 $SF_4$ 具有最大的偶極矩，代表你對分子空間幾何結構（VSEPR 理論）以及分子極性的概念掌握得非常紮實。
分子對稱性與偶極矩的抵消
在判斷分子極性時，我們不僅要看鍵結是否為極性，更要觀察分子的空間對稱性。選項中的 $CO_2$（直線型）、$XeF_4$（平面正方形）、$BF_3$（平面三角形）以及同核雙原子分子 $Cl_2$，皆因為結構高度對稱，使得各個鍵結的偶極矩向量在空間中完全抵消，分子偶極矩均為零。然而，$SF_4$（四氟化硫） 的中心硫原子具有一對孤對電子（Lone pair），根據 VSEPR 理論，其空間構型為蹺蹺板型（Seesaw shape）。這種不對稱的分布導致 $S-F$ 鍵的向量無法完全抵消，進而使整體分子展現出明顯的淨偶極矩。
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