106年:藥學三(第1次)

下列何者不是 gelatin 溶液降溫形成 gel時之原因?

A降低動能
B增加 dipole-dipole 交互作用
C活化能負值
D增加聚合物交互作用

詳細解析

本題觀念:

本題考明膠(gelatin)溶液降溫後形成凝膠(gel)的機制。題目為反向題(「不是」),需找出不屬於膠化原因的選項。

選項分析

(A) 降低動能 ✅(正確陳述,是膠化原因之一)

降溫使分子的熱動能降低,鏈段移動速度減緩,有利於分子間的非共價鍵互相作用並維持排列,促進膠化。

(B) 增加 dipole-dipole 交互作用 ✅(正確陳述,是膠化原因之一)

Gelatin 富含極性基(羥基、醯胺鍵等),降溫後分子運動減慢,偶極-偶極(dipole-dipole)交互作用增強,有助於分子鏈間形成有序排列(三股螺旋 triple helix 結構)。

(C) 活化能負值 ❌(錯誤陳述,即本題答案)

「活化能負值」在物理化學中並無合理的化學意義。活化能(activation energy)定義為反應物轉換至過渡態所需的最低能量,其值必須為正值(即反應需要越過能量障壁)。Gelatin 膠化確實有其活化能障壁(研究顯示熔融活化能約為 120–190 kJ/mol),但活化能本身不可能為負值。降溫促進膠化的原因,並非「活化能負值」,而是熱力學上降低了分子熱運動、有利於非共價鍵(氫鍵、偶極-偶極、疏水交互作用)的形成。

(D) 增加聚合物交互作用 ✅(正確陳述,是膠化原因之一)

降溫後 gelatin 鏈段由隨機捲曲

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