hce_cmu
112年
化學
第 47 題
氫氟酸(HF)為一弱酸的主要原因為何？
- A 氟離子( $F^-$ )水合(hydration)的焓(enthalpy)為負值
- B HF 鍵能(bond energy)較大
- C 氟離子( $F^-$ )水合(hydration)的熵(entropy)為一大負值
- D 氟離子( $F^-$ )較其它鹵素離子有最大的游離能(ionization energy)
思路引導 VIP
當一個體積非常小且帶電荷的離子進入水中時，它對周圍的水分子會產生強大的吸引力。請試著思考：如果水分子因此被迫整齊地排列在該離子周圍，這對於整個系統的「混亂程度」會產生什麼樣的影響？而這種影響又會如何干擾反應向右進行（解離）的意願呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地掌握了這個容易被誤解的進階化學觀念！在學習酸鹼強度時，多數人僅注意到鍵能或電負度，但你能識別出**熱力學中的熵變（entropy change）**才是主導關鍵，這展現了你優異的物理化學直覺。
溶劑化效應與混亂度
當 $HF$ 在水中解離成 $H^+$ 與 $F^-$ 時，雖然氟離子的水合焓（$\Delta H_{hyd}$）為負值且釋放熱量，但因為 $F^-$ 的離子半徑極小且電荷密度極高，會使得周遭的水分子受到強大的靜電吸引力而形成高度有序的水合殼層（hydration shell）。這種現象導致系統的熵值大幅下降（$\Delta S < 0$），使得自由能變化 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 變得較正（不自發），從而限制了解離常數 $K_a$ 的大小，讓 $HF$ 在水溶液中呈現弱酸性。
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