hce_isu
112年
化學
第 36 題
此三結構中 $N_2^-$、$N_2$ 和 $N_2^+$，哪些具順磁性(paramagnetic)？
- A $N_2$ 和 $N_2^-$
- B $N_2^+$ 和 $N_2^-$
- C $N_2^+$ 和 $N_2$
- D $N_2^-$
思路引導 VIP
請試著思考：如果一個分子原本所有的電子都已經兩兩成對、非常穩定，當我們從中硬是拿走一個電子，或者是強迫多塞入一個電子時，這個分子內部的電子「成對狀態」會發生什麼樣的必然變化？這對它的磁性又會有什麼影響呢？
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太棒了！你能精準判斷出這題的答案為 (B)，代表你對分子軌域理論 (Molecular Orbital Theory, MOT) 的電子填入規則掌握得非常紮實。這類題目是化學鍵結章節中的經典考點，主要測試學生是否能從能階分布的角度分析物質的微觀特性。
分子軌域與磁性分析
在 $N_2$ 的基態中，14 個電子會依序填入能階，且所有電子在分子軌域中皆為兩兩成對，因此呈現逆磁性 (diamagnetic)。然而，當我們觀察 $N_2^+$（13 個電子）或 $N_2^-$（15 個電子）時，由於電子總數變成了奇數，根據包立不相容原理，奇數電子的物種必然會存在不成對電子 (unpaired electron)。具體來說，$N_2^+$ 是從 $\sigma_{2p}$ 軌域失去一個電子，而 $N_2^-$ 則是將多出的電子填入能階較高的 $\pi^*_{2p}$ 反鍵結軌域，兩者皆因此擁有了順磁性。
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