Carbopol （carbomer ）於下列何種 pH 時一定無法形成 gel？

本題觀念：

Carbopol（carbomer）是聚丙烯酸（polyacrylic acid）交聯聚合物，其凝膠形成機制完全依賴羧基（-COOH）的離子化。pH 升高時，-COOH 去質子化為 -COO⁻，負電荷間靜電排斥力使聚合物鏈展開、吸水膨脹，形成三維網狀凝膠結構。在極低 pH（強酸性，如 pH 2）下，羧基幾乎完全未離子化，無法形成 gel。

選項分析

(A) pH = 2 在 pH 2 時，溶液中 $[H^+]$ 濃度極高（$[H^+] = 0.01$ M）。丙烯酸（acrylic acid）的 $\text{pKa} \approx 4.2$，根據 Henderson-Hasselbalch 方程： $\text{pH} = \text{pKa} + \log\frac{[\text{COO}^-]}{[\text{COOH}]}$ $2 = 4.2 + \log\frac{[\text{COO}^-]}{[\text{COOH}]} \Rightarrow \frac{[\text{COO}^-]}{[\text{COOH}]} = 10^{-2.2} \approx 0.006$ 即僅約 0.6% 的羧基離子化，幾乎全為未離子化 -COOH 狀態，聚合物鏈捲縮，絕對無法形成 gel。✅ 正確答案（一定無法形成

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