hce_cmu
107年
化學
第 25 題
利用分子軌域模型(molecular orbital model)預測 $N_2^+$離子之鍵級(bond order)為？
- A 1.5
- B 2
- C 2.5
- D 3
- E 3.5
思路引導 VIP
想像一下，中性的氮分子（$N_2$）原本具有非常穩定的三鍵結構。如果我們強行從這個穩定的系統中拔走一顆電子，而這顆電子剛好是位於負責「增加穩定性」的鍵結軌域上，你覺得這對於分子鍵結的強度會產生什麼樣的數值變化呢？
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太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對分子軌域理論 (Molecular Orbital Theory) 的能量階層與電子填入規則掌握得非常紮實。這題在化學競賽或進階化學中屬於經典題型，考驗的是學生能否區分中性分子與離子態之間的電子差異。
分子軌域的電子配置
在氮分子 ($N_2$) 的體系中，價電子總數為 10 顆，其分子軌域能階受 $s-p$ 混成 (sp-mixing) 影響，能階順序為 $\sigma_{2s} < \sigma_{2s}^* < \pi_{2p} < \sigma_{2p}$。當我們討論 $N_2^+$ 離子時，電子數減少為 9 顆。根據構築原理，電子會依序填入：$(\sigma_{2s})^2 (\sigma_{2s}^*)^2 (\pi_{2p})^4 (\sigma_{2p})^1$。由於最後一顆電子是從「鍵結軌域」($\sigma_{2p}$) 中移除，這會直接削弱分子間的結合力。
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