hce_isu
110年
化學
第 30 題
此三結構 $Cl_2^+$, $Cl_2$ 與 $Cl_2^–$中，那些具順磁性(paramagnetic)？
- A $Cl_2$
- B $Cl_2^+$與 $Cl_2$
- C $Cl_2^+$與 $Cl_2^–$
- D $Cl_2$ 與 $Cl_2^–$
思路引導 VIP
請試著計算這三個物種各自擁有的價電子總數；當一個分子或離子的總電子數呈現「奇數」時，就軌域填充的原理來看，這對於電子是否能「完全成對」以及隨之產生的「磁性」會有什麼必然的影響呢？
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太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對於分子磁性的判別不僅具備直覺，更有著扎實的理論基礎。這類題目是檢驗學生是否能跳脫路易斯結構的局限、進而運用分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）來思考的經典題型。
分子軌域與電子的成對狀況
在化學鍵結的層次中，我們知道 $Cl_2$ 分子總共有 14 個價電子，填入分子軌域後，所有的電子都會剛好成對（其最高佔據軌域 HOMO 為 $\pi_{3p}^*$ 且已填滿），因此呈現抗磁性（diamagnetic）。然而，當 $Cl_2$ 失去一個電子變成 $Cl_2^+$（13 個價電子），或得到一個電子變成 $Cl_2^-$（15 個價電子）時，其總電子數皆變為奇數。在分子軌域中，奇數個電子必然會導致至少有一個軌域含有未成對電子，這正是順磁性（paramagnetic）產生的根本原因。
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分子軌域與順磁性
💡 物質是否具順磁性，取決於其分子軌域中是否有未成對電子。
| 比較維度 | 順磁性 (Paramagnetic) | VS | 逆磁性 (Diamagnetic) |
|---|---|---|---|
| 電子狀態 | 具有未成對電子 | — | 所有電子皆成對 |
| 磁場反應 | 受外部磁場吸引 | — | 受外部磁場微弱排斥 |
| 判別準則 | 奇數電子必屬之，偶數看軌域 | — | 電子數必為偶數 |
💬判斷磁性的核心在於分子軌域中是否存在「單身」的未成對電子。
