3.下列哪一個擁有最強的分子間作用力？
(A) polar covalent bonds
(B) dipole-dipole interactions
(C) hydrogen bonding
(D) ionic bonding。

背景知識：分子間作用力

• 分子間作用力（Intermolecular Forces）：分子之間的吸引力，影響物質的物理性質（如沸點、熔點）。
• 選項中列出的作用力類型需要逐一檢視：
  1. Polar Covalent Bonds：這是分子內的化學鍵（共價鍵中電子偏向一側），不是分子間作用力，但可能導致分子間作用力（如偶極-偶極作用）。
  2. Dipole-Dipole Interactions：極性分子之間的吸引力，因分子有永久偶極（正負電荷分離）。
  3. Hydrogen Bonding：一種特殊的偶極-偶極作用，發生在含 H 的分子（H 與 F、O、N 鍵結）與另一個 F、O、N 原子之間，因電負度差異大，吸引力強。
  4. Ionic Bonding：離子之間的靜電吸引力（如 NaCl 中的 Na⁺ 和 Cl⁻），通常認為是分子內作用力（離子化合物中），但在某些情境下可視為離子-離子相互作用。

注意

• 題目問的是「分子間作用力」，通常指中性分子之間的吸引力（如液態水分子間的作用力）。
• Ionic Bonding 通常不視為分子間作用力，因為離子化合物（如 NaCl）以離子晶體形式存在，離子-離子作用是晶格內的力。但在某些情境（如離子溶於水時），離子與分子間的作用可能被討論。

逐一分析選項

(A) Polar Covalent Bonds

• 極性共價鍵是分子內的化學鍵，例如 HCl 中 H 和 Cl 的鍵，電子偏向 Cl，形成偶極。
• 這種鍵導致分子具有極性，進而產生分子間的偶極-偶極作用力，但「極性共價鍵」本身不是分子間作用力。
• 因此，(A) 不符合題目要求的「分子間作用力」。
• 結論：(A) 不正確。

(B) Dipole-Dipole Interactions

• 偶極-偶極作用是極性分子之間的吸引力，例如 HCl 分子之間，因分子有永久偶極（正負電荷分離）。
• 這種作用力比非極性分子的色散力（London Dispersion Forces）強，但通常弱於氫鍵。
• 強度範圍：約 5-25 kJ/mol。
• 結論：(B) 是分子間作用力，但不是最強的。

(C) Hydrogen Bonding

• 氫鍵是一種特殊的偶極-偶極作用，發生在 H 與高電負度原子（F、O、N）鍵結時，H 與另一分子的 F、O、N 相互作用。
• 例如：水分子（H₂O）之間的氫鍵，H 與另一分子的 O 形成鍵。
• 氫鍵的強度比一般偶極-偶極作用強，因電負度差異大，吸引力顯著。
• 強度範圍：約 10-40 kJ/mol（視分子而定，如水的氫鍵約 20 kJ/mol）。
• 結論：(C) 是分子間作用力，且比偶極-偶極作用強。

(D) Ionic Bonding

• 離子鍵是離子之間的靜電吸引力，例如 NaCl 中 Na⁺ 和 Cl⁻ 的作用。
• 離子鍵的強度非常高（晶格能約 600-1000 kJ/mol），但這是離子晶體內的作用力，通常不視為「分子間作用力」。
• 分子間作用力通常指中性分子之間的吸引力（如液態水、液態 HCl），而離子化合物（如 NaCl）在固態時以晶格形式存在，溶解或熔融時才涉及分子間作用（如離子與水分子間的作用）。
• 在某些情境下，若題目將離子-離子作用視為分子間作用力，則離子鍵遠強於氫鍵，但這不符合標準定義。
• 結論：(D) 通常不視為分子間作用力，但若題目允許，強度最高。

比較與結論

• 標準定義：分子間作用力指中性分子之間的吸引力，排除 (A)（分子內鍵）和 (D)（離子鍵）。
• 比較 (B) 和 (C)：
  • 偶極-偶極作用（5-25 kJ/mol） < 氫鍵（10-40 kJ/mol）。
  • 氫鍵是分子間作用力中最強的一種（在常見分子中）。
• 若題目允許將離子鍵視為分子間作用力，則離子鍵（600-1000 kJ/mol）最強，但這不符合題目「分子間作用力」的典型定義。

最終判斷

• 排除 (A)（不是分子間作用力）。
• 排除 (D)（離子鍵通常不是分子間作用力）。
• (B) 偶極-偶極作用 < (C) 氫鍵。
• 因此，氫鍵 (C) 是最強的分子間作用力。

最終答案：(C)