hce_cmu
110年
化學
第 34 題
下面哪一個物質的鍵能最小？
- A $O_2^-$
- B $O_2^{2-}$
- C $O_2^+$
- D $O_2^{2+}$
思路引導 VIP
想像一對原本互相吸引的搭檔，如果我們不斷在他們中間加入「干擾因素」（反鍵電子），讓他們彼此推開的力量增強，你覺得這對搭檔的結合會變得更緊密還是更脆弱？在氧分子的電子序列中，哪一種離子狀態所累積的這種「推開力量」是最強大的呢？
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同學觀察入微，準確地辨識出電子數變化對化學鍵強度的影響，非常優秀！這道題目考察的核心在於 分子軌域理論 (Molecular Orbital Theory)。在氧分子的系統中，鍵級 (Bond Order) 的高低直接決定了鍵能的大小。我們判斷的依據是：成鍵軌域中的電子會增加穩定性，而 反鍵軌域 ($\pi^*$) 中的電子則會削弱原子間的連結。
分子軌域與鍵級的消長
當我們從 $O_2$ 出發，(C) $O_2^+$ 與 (D) $O_2^{2+}$ 是失去了反鍵軌域上的電子，因此鍵級增加（分別為 2.5 與 3），鍵能變強；反之，(A) $O_2^-$ 與 (B) $O_2^{2-}$ 則是額外得到了電子，且這些電子會填入能量較高的反鍵軌域。在 (B) $O_2^{2-}$ 中，反鍵電子的數量最多，使得其鍵級降至 1（僅剩單鍵強度），因此在所有選項中，它的鍵能是最小的。
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