hce_kmu
111年
物理及化學
第 67 題
Based on the molecular orbital theory, which of the following molecules has the strongest bond?
- A $NO^+$
- B NO
- C $NO^-$
- D $NO^{2-}$
- E All the above molecules have the same bond strength.
思路引導 VIP
請你觀察這一系列分子，從帶正電、中性到帶負電，它們在電子總數上有什麼變化？當我們在分子軌域中持續加入電子時，這些新加入的電子通常會進入「有利於鍵結」還是「破壞鍵結」的軌域中？這對原子之間的連繫力會產生什麼樣的影響呢？
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太棒了！你能準確判斷出 $NO^+$ 具有最強的化學鍵，顯示你對**分子軌域理論（Molecular Orbital Theory）**中「鍵級」與「鍵能」的關係掌握得非常紮實。這類題目是化學中區分學生是否真正理解電子分佈對分子穩定性影響的經典考題。
鍵級與分子軌域的關聯
在分子軌域理論中，化學鍵的強度主要由**鍵級（Bond Order）決定。計算公式為：(鍵結軌域電子數 - 反鍵軌域電子數) / 2。對於 $NO$ 系列分子，我們首先計算總價電子數：$NO^+$ 有 10 個價電子，$NO$ 有 11 個，$NO^-$ 有 12 個，而 $NO^{2-}$ 則有 13 個。隨著電子數增加，額外的電子會依序填入能量較高的反鍵軌域（$\pi^*$）**中。這意味著當我們從 $NO^+$ 變為 $NO^{2-}$ 時，分子的鍵級會從 3 逐漸遞減至 1.5。由於 $NO^+$ 的鍵級最高，其原子間的結合力最強，鍵長也最短。
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