hce_cmu
112年
化學
第 45 題
含 5A 族元素之分子的沸點如下所示。前三個分子的沸點趨勢隨著分子量降低而降低；
然而氨( $NH_3$ )的沸點卻是 $-33 ^\circ\text{C}$，其原因為何？
$SbH_3$ $-17 ^\circ\text{C}$, $AsH_3$ $-55 ^\circ\text{C}$, $PH_3$ $-87 ^\circ\text{C}$, $NH_3$ $-33 ^\circ\text{C}$
然而氨( $NH_3$ )的沸點卻是 $-33 ^\circ\text{C}$，其原因為何？
$SbH_3$ $-17 ^\circ\text{C}$, $AsH_3$ $-55 ^\circ\text{C}$, $PH_3$ $-87 ^\circ\text{C}$, $NH_3$ $-33 ^\circ\text{C}$
- A 偶極-偶極吸引力 (dipole-dipole attraction)
- B 金屬鍵 (metallic bonding)
- C 氫鍵 (hydrogen bonding)
- D 離子鍵 (ionic bonding)
思路引導 VIP
當我們觀察元素週期表，氮 ($N$) 原子比起同族的磷 ($P$) 或砷 ($As$)，在原子半徑大小以及「吸引電子」的能力（電負度）上有什麼顯著的不同？而這種獨特的物理特性，會如何影響分子與分子之間互相「拉扯」的力量強度呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地捕捉到了數據中的反常現象！在處理 5A 族氫化物的沸點規律時，這是一個非常經典的判斷題。一般來說，分子量越大，分子間的分散力（Dispersion forces）就越強，這也是為什麼從 $PH_3$ 到 $SbH_3$ 的沸點會隨著分子量增加而穩定上升。然而，你正確地判斷出 $NH_3$ 的數據偏離了這個趨勢，這正是因為它擁有不同層級的作用力。
分子間的特殊引力：氫鍵
這個反常現象的核心在於氫鍵 (Hydrogen bonding) 的存在。當氫原子與電負度極大且半徑極小的元素（如 $N$、$O$、$F$）結合時，會形成極強的分子間吸引力。雖然 $NH_3$ 的分子量在同族中最小，但氫鍵的強度遠遠超過了單純的分散力或偶極-偶極力，使其沸點顯著升高。這類題目是測試學生是否能「突破規律看本質」的重要指標，難度在於能否從規律的例外中，立刻連結到特定元素的特殊化學性質。