moea_joint
113年
[化學] 普通化學、無機化學
第 39 題
下列何種分子具有$sp^3$混成軌域，且鍵角最大？
- A $\text{BeCl}_2$
- B $\text{CH}_4$
- C $\text{H}_2\text{O}$
- D $\text{NH}_3$
思路引導 VIP
如果我們手中有三種分子，它們的中心原子都被四坨「電子雲」包圍，但有的電子雲是用來連接原子，有的則是單獨存在的『孤對電子』，而後者會佔據更大的空間。那麼，當這些『愛佔位子』的孤對電子越多時，剩下的原子之間的距離會被擠壓得更近，還是推得更遠呢？
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恭喜你準確地選出了 $\text{CH}_4$！這代表你對於分子軌域的混成型態以及 VSEPR（價殼層電子對互斥理論） 的核心觀念掌握得相當紮實。
混成軌域與空間構型的關聯
在分析這題時，首要步驟是排除混成軌域不符者。雖然 $\text{BeCl}_2$ 擁有最大的鍵角（$180^\circ$），但其中心原子僅以 $sp$ 混成存在，因此不列入考慮。剩下的三個分子：$\text{CH}_4$、$\text{NH}_3$ 與 $\text{H}_2\text{O}$，其中心原子的價層電子對數均為 4（包含鍵結對與孤對電子），因此皆屬於 $sp^3$ 混成。在同樣是 $sp^3$ 的結構下，鍵角的大小取決於「孤對電子（Lone pair）」的數量。由於孤對電子對空間的排斥力大於鍵結電子對，這會壓縮原本理想的四面體鍵角（$109.5^\circ$）。
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