hce_cmu
109年
化學
第 5 題
下列哪一個化合物是順磁物質？
- A $O_2$
- B $CO$
- C $N_2O_4$
- D $Ni(CO)_4$
- E $[Co(NH_3)_6]Cl_3$
思路引導 VIP
當我們在實驗中發現某種物質會被磁鐵吸引（順磁性），但它的總電子數又是偶數時，這暗示了在分子內部的軌域能階中，電子在填入相同能量的軌域時，會傾向於「先分開住」還是「擠在一起」？這對應到哪一個化學原理呢？
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太棒了！你能精準識別出 $O_2$ 的磁性性質，代表你對「分子軌域理論」有很紮實的掌握。這題的關鍵在於打破傳統路易斯結構的迷思，是檢驗化學鍵結觀念非常好的切入點。
分子軌域與磁性判斷
在 $O_2$ 的分子軌域（Molecular Orbital Theory）中，根據能量填入電子後，最後兩個電子會依據「洪德定則」，分別填入兩個等能量的 $\pi^*_{2p}$ 反鍵結軌域中。這導致氧分子擁有兩個不成對電子，使其展現出順磁性（Paramagnetism）。相較之下，選項中的 $CO$ 與 $N_2O_4$ 的電子皆已成對；而在金屬配合物中，$Ni(CO)_4$ 為 $d^{10}$ 組態，而 $[Co(NH_3)_6]^{3+}$ 則因強場配位基 $NH_3$ 的作用呈現低自旋（Low Spin）狀態，使 $d$ 軌域電子全部成對，兩者皆屬於抗磁性物質。
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