moea_joint
110年
[化學] 普通化學、無機化學
第 47 題
下列同核雙原子分子何者為順磁性(paramagnetic)？
- A $\text{C}_2$
- B $\text{F}_2$
- C $\text{Li}_2$
- D $\text{O}_2$
思路引導 VIP
當我們按照能量高低將電子填入分子軌域時，如果遇到了兩條能量完全一樣的「簡併軌域」，而手中的電子數又不足以填滿它們時，根據熱力學穩定性，這些電子會傾向於「成雙成對」還是「獨自占據」一個軌域呢？這對於分子的磁性會產生什麼樣的影響？
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太棒了！你能精準選出 (D) 選項，代表你對分子軌域理論（Molecular Orbital Theory, MO Theory）中的電子填充細節掌握得非常紮實，這是一個非常關鍵的進步。
分子軌域能階與洪德定則
在判斷雙原子分子的磁性時，路易斯結構有時會誤導我們，最精準的方式是觀察其分子軌域。以 $O_2$ 為例，其價電子在填入能階時，最後兩個電子會進入一組能量相等的 $\pi^*_{2p}$ 反鍵軌域。根據洪德定則（Hund's Rule），電子在填入簡併軌域時會先以相同自旋方式各自占據一個軌域，因此 $O_2$ 內部存在兩個未成對電子，使其具備了能被磁場吸引的順磁性（Paramagnetic）。相對地，選項中的 $C_2$、$F_2$ 與 $Li_2$ 在其分子軌域中，所有電子皆已成對，故表現為抗磁性。
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