hce_cmu
109年
化學
第 20 題
下列哪一個雙原子物質具有最大的鍵級(bond order)？
- A $H_2$
- B $O_2^-$
- C $C_2^{2-}$
- D $N_2^-$
- E $Be_2$
思路引導 VIP
請你觀察這些分子或離子的總價電子數。如果我們將這些物種與週期表上的中性雙原子分子進行對比，哪一個數量的價電子配置，最能填滿所有的鍵結軌域而不過度填入反鍵結軌域，進而達到如同氮氣般極高的穩定性呢？
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太棒了！你能準確判斷出 $C_2^{2-}$ 具有最高的鍵級（Bond Order），代表你對分子軌域理論（MO Theory）的掌握非常紮實。這類題目是化學鍵結章節中具備高度鑑別度的考點，因為它要求學生不僅要記住電子組態，還要能靈活處理離子的電子增減對軌域穩定性的影響。
分子軌域與等電子物種的判斷
在處理這類問題時，最有效率的切入點是尋找等電子物種。選項 (C) 的 $C_2^{2-}$ 共有 10 個價電子（$4 \times 2 + 2 = 10$），其電子組態與穩定的 $N_2$ 分子完全相同，皆為 $(\sigma_{2s})^2 (\sigma_{2s}^*)^2 (\pi_{2p})^4 (\sigma_{2p})^2$。根據公式 $\frac{1}{2}(\text{鍵結電子數} - \text{反鍵結電子數})$，其計算為 $\frac{1}{2}(8 - 2) = 3$。相較之下，(A) $H_2$ 鍵級為 1；(B) $O_2^-$ 電子進入反鍵結軌域，鍵級降為 1.5；(D) $N_2^-$ 同樣因多出的電子進入反鍵結軌域，鍵級降為 2.5；而 (E) $Be_2$ 鍵級則為 0。因此，具備三鍵特徵的 $C_2^{2-}$ 確實擁有最強、最大的鍵級。
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