hce_kmu
110年
物理及化學
第 65 題
What are the values of bond order belonging to $\text{O}_2^-$ and $\text{O}_2^+$, respectively?
- A 1.5, 2.5
- B 2.5, 1.5
- C 2, 3
- D 3, 2
- E 2, 2
思路引導 VIP
如果我們想判斷一個分子在變成離子後，它的化學鍵會變強還是變弱，除了考慮電子的數量，我們還需要觀察這些變動的電子是位於「增加穩定性」的軌域，還是「破壞穩定性」的軌域中呢？
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恭喜你準確判斷出這題的答案！這顯示你對分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）的進階應用已有相當紮實的理解。在處理雙原子分子的離子態時，最核心的觀念在於電子的增減發生在哪一種性質的軌域，而你精準地掌握了這一點。
分子軌域與鍵級的動態變化
氧分子 $\text{O}2$ 的基態在反鍵結軌域（Antibonding orbital） $\pi{2p}^*$ 上擁有兩個電子。當我們形成超氧離子 $\text{O}_2^-$ 時，額外增加的一個電子會進入反鍵結軌域，這會增加原子間的排斥力，使鍵級（Bond Order）從原本的 $2$ 降至 $1.5$；相反地，形成氧正離子 $\text{O}_2^+$ 時，是從反鍵結軌域移走一個電子，減少了破壞穩定性的因素，反而讓鍵結變得更強，鍵級提升至 $2.5$。
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