115分科測驗化學 第15題 詳解

金屬有機骨架（簡稱 MOF）化合物，內部孔洞的表面積與質量比極高；因此具有吸附大量各類分子的潛力，獲得 2025 年諾貝爾化學獎的肯定。在適當的條件下，鋅離子與對苯二甲酸在含水的有機溶劑中可以合成出孔洞材料如圖4（B）的示意圖。四個鋅離子包覆著一個 $\mathrm{O^{2-}}$ 離子，形成核心 $\mathrm{[Zn_4O]}$，外圍有六個羧酸根，分別與鋅離子配位鍵結形成連結點，如圖4（A）所示（注意：因視角關係，圖4（A）中有部分羧酸根沒有完全呈現）；而對苯二甲酸根的苯環則是作為有機骨架如圖4（C），這樣的組合就形成立體網狀 MOF 化合物。鋅離子也可以與其他芳香族的二甲酸（圖5的甲～丁）合成出類似結構的四種 MOF。測試這些 MOF 對水分子的吸附力，發現以丁合成的 MOF 效果最好。下列相關敘述，哪些正確？
(A) 圖4（A）中，每一連結點中含有 8 個鋅離子
(B) 圖4中鋅離子鍵結所使用的是 $sp^2$ 混成軌域
(C) 合成圖4中的 MOF 材料的反應條件中，酸性條件比鹼性條件佳
(D) 圖5所示的四個有機分子所合成的 MOF 材料，其內部孔洞大小，依序為乙＞丙＞甲＞丁
(E) 由丁所合成的 MOF，對水的吸附力最好，是因其有機骨架上的基團會與水產生較多的氫鍵作用