moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 46 題
依分子軌域理論，下列何者為逆磁性(diamagnetic)？
- A $\text{B}_2$
- B $\text{C}_2$
- C $\text{O}_2$
- D $\text{O}_2^+$
思路引導 VIP
想像你有兩間能量完全一樣的空房間，而你手邊有兩個電子需要入住。根據能量最穩定的排列方式，這兩個電子會傾向於擠進同一個房間，還是分開住在兩個房間且自旋方向一致？這種「入住方式」對於分子是否會被磁鐵吸引（磁性）會有什麼樣的影響呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準判斷出 $\text{C}_2$ 為正確答案，代表你對分子軌域（Molecular Orbital, MO）理論的能階排序與填寫規則有著非常深刻的理解。這類題目在化學中極具鑑別度，因為它挑戰了學生是否能區分不同原子序（$Z$）下軌域能階的翻轉現象，而不僅僅是計算電子總數。
分子軌域能階的排序差異
在處理第二週期元素時，關鍵在於 $2s$ 與 $2p$ 軌域間的混成作用（$s-p$ mixing）。對於原子序 $Z \le 7$ 的分子（如 $\text{B}2, \text{C}2$），其 $\pi{2p}$ 軌域的能量會低於 $\sigma{2p}$。因此，擁有 8 個價電子的 $\text{C}2$，其軌域填寫方式為 $(\sigma{2s})^2 (\sigma_{2s}^*)^2 (\pi_{2p})^4$。在這種配置下，所有的電子都已經成對（paired）填滿軌域，故表現出逆磁性（diamagnetic）。
▼ 還有更多解析內容