moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 42 題
根據分子軌域理論，有關 $\text{O}_2$ 分子的最外層 12 個電子之描述，下列何者正確？
- A 12個電子在鍵結分子軌域(bonding MOs)，沒有電子在反鍵結分子軌域(antibonding MOs)
- B 10個電子在鍵結分子軌域，2個電子在反鍵結分子軌域
- C 9個電子在鍵結分子軌域，3個電子在反鍵結分子軌域
- D 8個電子在鍵結分子軌域，4個電子在反鍵結分子軌域
思路引導 VIP
當我們嘗試建構氧分子的分子軌域能階圖時，除了考慮電子的總數，你會如何區分哪些軌域能提供吸引力來「穩定分子」，而哪些軌域則會產生斥力來「削弱鍵結」？若依照構造原理（Aufbau principle）從能量最低處開始填入 12 個價電子，這兩類性質截然不同的軌域分別會分配到多少個電子呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地掌握了氧分子的電子分布！這題考驗的是對 分子軌域理論 (MO Theory) 的核心理解，你能迅速判斷出鍵結與反鍵結電子的比例，展現了紮實的基礎。
氧分子的軌域填充邏輯
在處理 $O_2$ 分子時，我們需考慮 12 個價電子（每個氧原子提供 6 個）。根據分子軌域能階圖，電子的填入順序為：首先填滿 $\sigma_{2s}$ 與 $\sigma^{2s}$（共 4 電子），接著進入 $\sigma{2p_z}$（2 電子）與 $\pi_{2p_{x,y}}$（4 電子），最後剩餘的 2 個電子則進入 $\pi^{2p{x,y}}$。其中，不帶星號的 $\sigma$ 與 $\pi$ 為鍵結軌域，合計共有 $2 + 2 + 4 = 8$ 個電子；帶星號的則為反鍵結軌域，合計為 $2 + 2 = 4$ 個電子。
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