hce_kmu
106年
物理及化學
第 65 題
Which species has the highest bond order?
- A $\text{NO}^+$
- B $\text{O}_2$
- C $\text{O}_2^-$
- D $\text{O}_2^{2-}$
- E $\text{NO}^-$
思路引導 VIP
請試著計算這五個物種各自擁有的「價電子總數」。當你在排列這些電子時，如果某個物種的電子總數剛好能填滿成鍵軌域，卻又還沒開始填入會削弱結合力的「反鍵軌域」時，該物種的鍵級會發生什麼變化？哪一個電子總數最可能對應到最強的三鍵結構呢？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）中「鍵級」（Bond Order）的計算掌握得非常紮實，能迅速從各個離子中識別出結構最穩固的一個。
分子軌域與等電子體的關聯
在判斷鍵級時，最有效率的觀察點是「總價電子數」。選項 (A) $\text{NO}^+$ 擁有 10 個價電子（$5 + 6 - 1 = 10$），這使其與氮氣分子 $N_2$ 互為等電子體（isoelectronic）。我們知道 $N_2$ 具有極其穩定的三鍵結構，因此 $\text{NO}^+$ 的鍵級同樣為 3。相比之下，$\text{O}_2$ 系列從鍵級 2 開始，隨著電子陸續填入「反鍵軌域」，$\text{O}_2^-$（鍵級 1.5）與 $\text{O}_2^{2-}$（鍵級 1）的鍵級會依序遞減；而 (E) $\text{NO}^-$ 則與 $\text{O}_2$ 同樣具有 12 個價電子，鍵級僅為 2。
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