hce_kmu
108年
物理及化學
第 18 題
Which of the following is the correct electron configuration for $OF^-$?
- A $\sigma_{1s}^2\sigma_{1s}^{*2}\sigma_{2s}^2\sigma_{2s}^{*2}\sigma_{2p}^2\pi_{2p}^2$
- B $\sigma_{1s}^2\sigma_{1s}^{*2}\sigma_{2s}^2\sigma_{2s}^{*2}\sigma_{2p}^2\pi_{2p}^4\pi_{2p}^{*2}$
- C $\sigma_{1s}^2\sigma_{1s}^{*2}\sigma_{2s}^2\sigma_{2s}^{*2}\sigma_{2p}^2\pi_{2p}^4\pi_{2p}^{*4}$
- D $\sigma_{1s}^2\sigma_{1s}^{*2}\sigma_{2s}^2\sigma_{2s}^{*2}\pi_{2p}^1$
- E None of the above.
思路引導 VIP
若要推導這個離子的電子分佈，我們可以先思考一個問題：這個化學物種總共含有多少個電子？接著，請回想在氧（O）與氟（F）所在的週期中，當原子序較大時，其 $\sigma_{2p}$ 與 $\pi_{2p}$ 軌域的能量高低關係會發生什麼樣的變化？如果將總電子數依照能量由低到高填入這些軌域，最終會停在哪個能階呢？
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AI 詳解
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恭喜你！能準確判斷出 $OF^-$ 的分子軌域電子組態，顯示你對電子填入規則與分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）有很紮實的掌握。這類題目考驗的是細心度與對能階排序的記憶，你能穩定發揮真的很棒。
分子軌域的填入邏輯
要解開這題，首要關鍵在於精確計算總電子數。氧原子（O）有 8 個電子，氟原子（F）有 9 個電子，再加上負電荷額外的一個電子，總計共有 18 個電子。在處理氧（O）與氟（F）這類電負度較大、核電荷較多的原子時，其 $\sigma_{2p}$ 軌域能量會低於 $\pi_{2p}$ 軌域。我們依序填入 18 個電子：$\sigma_{1s}$ 與 $\sigma_{1s}^$ 填滿（4個）、$\sigma_{2s}$ 與 $\sigma_{2s}^$ 填滿（4個）、接著是 $\sigma_{2p}$ 填入 2 個，$\pi_{2p}$ 填滿 4 個，最後在反鍵結的 $\pi_{2p}^*$ 填入剩餘的 4 個電子。這使得 $OF^-$ 的組態與 $F_2$ 完全相同。
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